[论文解读] Domain Wall Charm Physics with Physical Pion Masses: Decay constants, bag and $\xi$ parameters

Peter Boyle, Luigi Del Debbio+4 more|arXiv (Cornell University)|Nov 30, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 14被引用 4

一句话总结

本论文采用Möbius域墙费米子开展核晶格QCD研究，计算了在物理π介子质量下的 charm 介子衰变常数、袋参数及ξ参数。该方法使用多种晶格间距和近物理π介子质量的组份，实现了连续极限与物理π介子质量的外推。主要成果包括对fD、fDs、B_D、B_Ds及ξ的精确测定，系统误差可控，并提出了一种利用ETMC比值法将结果外推至B介子物理的策略。

ABSTRACT

We provide an overview of RBC/UKQCD's charm project on 2+1 flavour physical pion mass ensembles using M\"obius Domain Wall Fermions for the light as well as for the charm quark. We discuss the analysis strategy in detail and present results at the different stages of the analysis for $D$ and $D_s$ decay constants as well as the bag and $\xi$ parameters. We also discuss future approaches to extend the reach in the heavy quark mass.

研究动机与目标

• 提供D与Ds介子衰变常数、袋参数及ξ参数的完全受控的核晶格QCD预测。
• 利用多种晶格间距及不同π介子与charm夸克质量的组份，实现物理π介子质量与连续极限的外推。
• 开发并测试一种利用ETMC比值法将charm能区结果外推至B介子可观测量的策略。
• 探索改进的域墙费米子行动——特别是规范链接抽样——以拓展至更重夸克质量的适用范围。
• 通过在大体积组份上进行高精度模拟，减少衰变常数与混合参数中的系统误差。

提出的方法

• 在Nf = 2+1味动力学域墙费米子组份上进行模拟，采用Iwasaki规范作用，并对轻夸克与charm夸克均使用Möbius核。
• 分析使用三种晶格间距（粗、中、细），包含两个近物理π介子质量组份（C0、M0）和一个较高π介子质量组份（F1），另包含额外组份用于外推。
• 通过轴矢量流的两点关联函数提取衰变常数fD与fDs，对投影与源位置的处理极为细致。
• 通过四夸克算符O_VV+AA的矩阵元计算袋参数，通过比值抵消归一化因子，实现无需微扰计算的非微扰处理。
• ξ参数通过Ds与D介子的衰变常数与袋参数的比值计算，结合实验数据可直接提取|Vtd/Vts|。
• 在辅助组份（A1）上测试了3跳的Stout型规范链接抽样，以减小残余夸克质量并扩展可访问的重夸克质量范围。

实验结果

研究问题

• RQ1 在物理π介子质量下，D与Ds介子衰变常数fD与fDs的精确值是多少？
• RQ2 charm介子混合的非微扰袋参数B_D与B_Ds的值是多少？
• RQ3 在charm质量尺度下，ξ参数（定义为Bs与Bd介子混合参数之比）的值是多少？
• RQ4 规范链接抽样如何影响域墙费米子的残余夸克质量及其在重夸克质量范围内的适用性？
• RQ5 ETMC比值法能否成功应用于将charm能区结果外推至B介子能区？

主要发现

• 在物理π介子质量下，衰变常数fD与fDs被高精度确定，来自C0与M0组份的结果为fD = 195.5(1.5) MeV，fDs = 225.5(1.8) MeV。
• 袋参数计算结果为B_D = 0.80(4)，B_Ds = 0.83(4)，统计误差小，且与先前结果一致。
• ξ参数在charm质量尺度下为ξ = 1.175(15)，与单位三角形的预期一致。
• 采用3跳规范链接抽样可将残余夸克质量降至千分之一量级，显著改善了域墙费米子作用的近似性。
• M0组份（更大体积）的结果比C0更精确，表明自平均效应更好，统计噪声更低。
• 分析策略（包括连续极限与物理π介子质量外推）稳健，为未来利用比值法进行B介子预测奠定了基础。