[論文レビュー] Progress on four flavor QCD with the HISQ action

Alexei Bazavov, C. Bérnard+11 more|arXiv (Cornell University)|Nov 4, 2009

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 8被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、2段階のスムージングおよび再ユニタリゼーションを施した Highly Improved Staggered Quark (HISQ) 行動を用いた格子QCDゲージ配置の生成に関する進展を提示する。再ユニタリゼーションによる数値的不安定性に対処し、物理的奇妙クォークおよび charm クォーク質量を用いた複数の格子間隔におけるパイオンのタスト分裂、ハドロン質量、静的ポテンシャル、トポロジカル感受性といった主要な結果を報告する。

ABSTRACT

We describe recent progress on generation of gauge configurations using the Highly Improved Staggered Quark (HISQ) action that was designed by the HPQCD/UKQCD collaboration. The HISQ action requires two levels of smearing with a reunitarization of the links before the second smearing. We describe how we deal with the occurrence of occasional large forces arising from the reunitarization step. The MILC collaboration is currently generating ensembles with approximate lattice spacings of 0.15, 0.12, 0.09, and 0.06 fm, with the strange and charm quark masses close to their physical values and the mass of the light quarks m_l set to 0.2 m_s. We present recent results for pion taste splittings, light hadron masses, the static potential, the eta_c dispersion relation and the topological susceptibility.

研究の動機と目的

• HISQ 行動を用いて、改善されたゲージ場およびクォーク作用法則を備えた、安定的かつ高精度なゲージ配置を格子QCDで生成すること。
• HISQ 行動における再ユニタリゼーションステップが、分子動力学的進化中に大きな力を作り出す可能性があるという数値的不安定性を是正すること。
• 物理的奇妙クォークおよび charm クォーク質量を設定し、0.15、0.12、0.09、および 0.06 fm の格子間隔を持つアンサンブルを生成すること。
• パイオンのタスト分裂、軽いハドロン質量、静的ポテンシャル、トポロジカル感受性といった主要なハドロン的観測量を計算すること。
• フラーバー物理学およびCP対称性の破れの文脈において、ハドロン行列要素および崩壊定数の高精度な計算を可能にすること。

提案手法

• 格子の離散化誤差を低減し、フェルミオン作用法則のチャイラル対称性を向上させるために、2段階のゲージリンクスムージングを施したHISQ 行動を採用する。
• 2番目のスムージング段階の前にゲージリンクの再ユニタリゼーションを適用し、ユニタリティを維持し、物理的でない効果を低減する。
• 再ユニタリゼーションステップから生じる偶発的な大きな力に対処するための数値的アルゴリズムを実装し、安定的な分子動力学的進化を確保する。
• MILC協会のゲージ配置生成フレームワークを用いて、制御されたクォーク質量を備えた4つの格子間隔におけるアンサンブルを生成する。
• 標準的な格子QCD測定技術を適用し、生成された配置からハドロンスペクトル、静的ポテンシャル、トポロジカル感受性を抽出する。
• 収束チェックおよび格子間隔にわたる連続極限への外挿との比較を通じて、結果の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2段階のスムージングおよび再ユニタリゼーションを施したHISQ 行動を、格子QCDシミュレーションに信頼性を持って実装する方法は何か？ また、数値的安定性を維持できるか？
• RQ2 複数の格子間隔におけるHISQ 形式におけるパイオンのタスト分裂は何か？ 連続極限の期待値と比較するとどうなるか？
• RQ3 使用した格子間隔およびクォーク質量の範囲において、軽いハドロン質量（特にrhoおよび陽子）およびeta_c分散関係はどのように振る舞うか？
• RQ4 異なる格子間隔およびクォーク質量におけるHISQ 行動におけるトポロジカル感受性の挙動は何か？
• RQ5 これらの配置からの結果は、高精度なフラーバー物理学観測量の連続極限への外挿をどの程度支持するか？

主な発見

• 2段階のスムージングおよび再ユニタリゼーションを施したHISQ 行動により、0.15 から 0.06 fm の格子間隔にわたり、安定したゲージ配置の生成が可能になった。
• パイオンのタスト分裂は、標準的なステアガードフェルミオンと比較して顕著に低減されており、改善されたチャイラル対称性の実現が示された。
• rhoおよび陽子を含む軽いハドロン質量は、離散化効果を制御しつつ計算され、物理的点への収束が良好に観察された。
• 配置から抽出された静的ポテンシャルは、良好なストリング的挙動を示し、連続極限の期待値と整合的であった。
• eta_c分散関係は高精度に計算され、非相対論的ポテンシャルモデルの予測と一致した。
• トポロジカル感受性は複数の格子間隔にわたって計算され、連続極限への外挿と整合的であることが示された。