[论文解读] B and D meson decay constants from 2+1 flavor improved staggered simulations

E. T. Neil, Jon A. Bailey+22 more|arXiv (Cornell University)|Dec 16, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 9

一句话总结

本论文使用2+1味asqtad改进的叠层费米子和Fermilab重夸克方法，对B和D介子的衰变常数进行了更新的格点QCD计算。通过部分抽样叠层Chiral微扰理论，作者以更高精度提取了物理衰变常数，将所有值的总不确定性降低至12%以下，并利用包含更细格点和更高统计量的新数据集，进一步预测了误差的减小。

ABSTRACT

We give an update on simulation results for the decay constants f_B, f_{B_s}, f_D and f_{D_s}. These decay constants are important for precision tests of the standard model, in particular entering as inputs to the global CKM unitarity triangle fit. The results presented here make use of the MILC (2+1)-flavor asqtad ensembles, with heavy quarks incorporated using the clover action with the Fermilab method. Partially quenched, staggered chiral perturbation theory is used to extract the decay constants at the physical point. In addition, we give error projections for a new analysis in progress, based on an extended data set.

研究动机与目标

• 使用格点QCD高精度计算$f_B$、$f_{B_s}$、$f_D$和$f_{D_s}$，以支持标准模型的精确检验。
• 通过采用改进的叠层费米子作用和Fermilab方法处理重夸克，减少衰变常数确定中的系统误差。
• 使用部分抽样叠层Chiral微扰理论进行标量和连续极限外推，以达到物理点。
• 通过扩展数据集（包括更细格点和更高统计量）预测更优的误差预算，减少关键误差源。
• 支持全球CKM单位三角形拟合，并通过衰变常数输入中的张力探测新物理的可能。

提出的方法

• 模拟使用MILC 2+1味asqtad改进的叠层规范组集，格点间距$a \approx 0.09$至$0.15$ fm，包含轻夸克和重夸克的外层夸克。
• 重夸克（粲夸克和底夸克）通过具有Fermilab解释的海森堡作用处理，以减少离散化误差。
• 从轴矢量流与赝标量插值算符的两点关联函数中提取衰变常数，对多种关联函数类型联合拟合，并使用贝叶斯先验。
• 通过包含至$N_X$激发态的拟合，从点源/汇和抽样源/汇的关联函数中提取基态振幅$\phi_H = f_H \sqrt{M_H}$。
• 通过分解为各分量评估系统误差：标量外推、重夸克调谐、$Z$-因子、$u_0$调整及其他来源。
• 正在进行的新分析结合了旧和新组集（包括$a \approx 0.045$ fm），通过增加统计量和更细间距，减少统计误差和离散化误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 使用2+1味asqtad改进的叠层费米子，B、$B_s$、D和$D_s$介子衰变常数的最精确格点QCD值是多少？
• RQ2 系统误差（尤其是标量外推、重夸克调谐和$Z$-因子）在衰变常数确定的总误差中占多大比例？
• RQ3 通过在新数据集中包含更细格点（$a \approx 0.045$ fm）和更高统计量，误差预算能减少多少？
• RQ4 结果与标准模型预测相比如何？对CKM单位三角形拟合有何影响？
• RQ5 通过在新分析中对价夸克和海夸克使用一致的改进因子，消除$u_0$调整误差的影响是什么？

主要发现

• 最终结果中，$f_B$、$f_{B_s}$、$f_D$和$f_{D_s}$的总不确定性分别为11.3%、10.8%、8.9%和9.5%，其中最大贡献来自标量外推和重夸克调谐。
• 使用新数据集的误差预测显著减小：预计$f_B$、$f_{B_s}$、$f_D$和$f_{D_s}$的总误差将分别降至6.1%、5.6%、5.5%和6.4%。
• 统计误差预计按$1/\sqrt{N_{\text{cfg}}}$缩放，新分析中$N_{\text{cfg}}$显著增加，尤其在关键组集中。
• 包含更细格点（$a \approx 0.045$ fm）可减少离散化误差，特别是对轻夸克和重夸克作用，轻夸克误差估计为$\mathcal{O}(\alpha_s a^2)$。
• 新分析中，由于价夸克和海夸克使用一致的改进因子，此前显著的$u_0$调整误差被消除。
• 新分析还引入了向量流的初步非微扰$Z$-因子，减少了$Z_{V^{4}_{QQ}}$和$Z_{V^{4}_{qq}}$的不确定性。