[論文レビュー] Screening of hot gluon.: Lattice study of gluon screening masses

Atsushi Nakamura, Irina Pushkina+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2002

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 36被引用数 3

ひとこと要約

この密なQCD研究では、クエンチドSU(3)近似のもとで、T = Tcから6Tcの範囲でグルーオンの電気的および磁気的スクリーニング質量を計算している。結果として、磁気的質量はこの範囲で有限のままであるのに対し、電気的質量はハード・サーマル・ループ（HTL）再結合と良好な一致を示しており、一次近似の摂動理論を著しく改善しており、両方の質量がゲージパラメータに対して弱い依存性を示していることがわかった。

ABSTRACT

We calculate electric and magnetic masses of gluons between T = Tc and 6Tc using lattice QCD (quantum chromodynamics) in the quench approximation for color SU(3). We find that magnetic mass has finite values in this region, and the temperature dependence of the electric mass is consistent with that determined using the hard-thermal-loop perturbation. The hard-thermal-loop resummation improves significantly the magnitude of the electric mass comparing to the leading order perturbation. Both screening masses have little gauge parameter dependence. We are expecting relativistic heavy-ion collisions to soon yield evidence of a quark-gluon plasma (QGP), by creating sufficiently high temperature to bring the system into the deconfining phase. This new form of matter is a prediction of QCD and will be studied for the first time in the laboratory. One of the most urgent theoretical tasks is to investigate the characteristics of gluons, the component of QGP that controls the force, at a finite temperature based on QCD. If we can calculate these features in a reliable manner, phenomenological observations, such as the jet quenching, may be analysed based on these knowledges. There has been essential progress in the perturbative method of treating hot QCD. Using the hard-thermal-loop resummation technique[1], we can now handle plasma effects of gauge theories. The correct magnitude of the free energy from lattice QCD was reproduced by such a calculation[2, 3]. Fundamental quantities of the hot gluon plasma have been studied perturbatively. Electric mass is given by the lowest perturbative calculation as me,0 =

研究の動機と目的

• 有限温度におけるQCDの脱コンfinement相におけるグルーオンのスクリーニング質量を、格子シミュレーションを用いて計算すること。
• クエンチド近似における電気的および磁気的スクリーニング質量の信頼性と温度依存性を評価すること。
• 特にハード・サーマル・ループ（HTL）再結合と比較して、その精度を評価するため、摂動的予測と照らし合わせること。
• スクリーニング質量のゲージパラメータ依存性を検討し、結果の頑健性をテストすること。
• 重イオン衝突の物性論的応用に関連する、クォーク・グルーオンプラズマにおけるグルーオン的相互作用を理解する基盤を提供すること。

提案手法

• T = Tcから6Tcの温度範囲におけるクエンチド格子QCDとSU(3)ゲージ理論を用いる。
• ユークリッド時間領域におけるグルーオン2点相関関数の解析を通じてスクリーニング質量を計算する。
• 比較のための摂動的ベンチマークとしてハード・サーマル・ループ（HTL）再結合技術を用いる。
• 相関関数の長距離挙動から電気的および磁気的質量の温度依存性を評価する。
• ランダウゲージにおけるゲージ固定パラメータを変化させることで、ゲージパラメータの独立性を評価する。
• 有限温度場理論および改良ゲージ作用素を含む標準的な格子技術を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 T = Tcから6Tcの範囲で、グルーオンの電気的および磁気的スクリーニング質量はどのように温度に依存するか？
• RQ2 ハード・サーマル・ループ（HTL）再結合技術は、格子QCDの結果と比較して、電気的スクリーニング質量をどの程度正確に記述できるか？
• RQ3 スクリーニング質量はゲージ固定パラメータにどのように依存するのか？これは結果の頑健性を示唆するか？
• RQ4 磁気的スクリーニング質量は高温域でも有限のままであるのか、それとも脱コンfinement相で消えるのか？
• RQ5 クエンチド近似における格子QCDは、高温QCDにおけるグルーオンのスクリーニングの定性的および定量的特徴を信頼性を持って再現できるか？

主な発見

• 磁気的スクリーニング質量はT = Tcから6Tcの温度範囲で有限のままであり、磁気モードに対する有効質量が非ゼロであることを示している。
• 電気的スクリーニング質量の温度依存性は、ハード・サーマル・ループ（HTL）再結合の結果と良好な定量的一致を示しており、高温QCDにおけるその有用性を裏付けている。
• HTL再結合は一次近似の摂動理論に比べて電気的スクリーニング質量の大きさを著しく改善しており、格子結果に近づけている。
• 電気的および磁気的スクリーニング質量の両方が、ゲージ固定パラメータに対して僅かな依存性しか示さないため、ゲージ変動に対しても結果が頑健であることが示された。
• 格子結果は、クォーク・グルーオンプラズマにおけるグルーオン的相互作用を記述するHTLに基づく有効理論の使用を支持している。
• 本研究は、特にジェットクエンチングや他の重イオン観測量に関連する、高温QCDにおけるグルーオンダイナミクスの今後の研究のための信頼できる非摂動的ベンチマークを提供している。