[论文解读] Nucleon form factors and structure functions

Sara Collins, M. Göckeler+14 more|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用 14

一句话总结

本研究使用 Nf=2 通用费米子在 π 介子质量为 170–270 MeV 的格点 QCD 配置上计算核子电磁形式因子和结构函数。通过非微扰改进和手征有效场论（ChEFT）拟合，发现有限尺寸效应较小，且夸克质量依赖性与 ChEFT 预测一致，尽管与现象学值仍存在差异，尤其在轴矢量和张量荷上。

ABSTRACT

We give an update on our ongoing efforts to compute the nucleon's form factors and moments of structure functions using Nf=2 flavours of non-perturbatively improved Clover fermions. We focus on new results obtained on gauge configurations where the pseudo-scalar meson mass is in the range of 170-270 MeV. We will compare our results with various estimates obtained from chiral effective theories since we have some overlap with the quark mass region where results from such theories are believed to be applicable.

研究动机与目标

• 使用 Nf=2 通用费米子的格点 QCD 计算核子形式因子和部分子分布函数（PDF）的矩。
• 研究核子可观测量在手征区（特别是接近物理 π 介子质量时）的夸克质量依赖性。
• 通过 mPSL ≥ 3 的配置评估格点模拟中的有限尺寸效应和离散化效应。
• 将格点结果与手征有效场论（ChEFT）的预测进行比较，特别是 SSE 形式和 HBChPT。
• 确定反常标度常数并提取物理可观测量，如形式因子半径、反常磁矩和轴矢量荷。

提出的方法

• 模拟使用 Nf=2 简并的通用费米子，且使用非微扰改进的改进系数 cSW。
• 采用 BQCD HMC 算法生成规范配置，结合 Hasenbusch 预条件和多时间尺度积分器。
• 使用点源和雅可比抽吸以增强夸克传播子中的基态重叠。
• 通过顺序源技术计算三点多点函数，源-阱时间分离约为 1 fm。
• 使用 Sommer 参数 r0 标定尺度，从核子质量中提取出 r0 = 0.467 fm。
• 采用 RI′-MOM 方案进行反常标度；矢量流反常标度通过在零动量下要求 ZV = 1 来固定。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 170–270 MeV 的 π 介子质量范围内，核子形式因子和 PDF 矩如何依赖于 π 介子质量？
• RQ2 有限尺寸效应在多大程度上影响核子可观测量的格点结果？
• RQ3 格点结果中核子荷和形式因子与手征有效场论预测的符合程度如何？
• RQ4 手征外推和夸克质量依赖性对轴矢量荷和张量荷的影响是什么？
• RQ5 当前格点数据中，离散化效应和激发态污染是否显著？

主要发现

• 轴矢量荷 gA 展现出温和的夸克质量依赖性，在 mPS ≈ 270 MeV 时与实验值一致，且在接近物理 π 介子质量时未观察到明显下弯。
• 有限尺寸效应较小，mPSL ≈ 3 与 mPSL < 3 的格点之间未观察到显著偏差。
• 非极化 PDF 的二阶矩与 ChEFT 预测符合良好，无明显偏离的强证据。
• Dirac 形因子半径 r1 随夸克质量减小而增大，与 ChEFT 期望一致，并在 mPS ≲ 200 MeV 时趋近于现象学值。
• Pauli 半径 r2 和反常磁矩 κ 同样随夸克质量减小而增加，与 ChEFT 行为一致。
• 张量荷 gT 及其他矩在当前数据范围内未表现出激发态污染或显著系统误差的强烈迹象。