[论文解读] Hadron spectra from overlap fermions on HISQ gauge configurations

Subhasish Basak, Saumen Datta+4 more|arXiv (Cornell University)|Dec 11, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 3

一句话总结

本研究使用重叠费米子在2+1+1味HISQ规范组型上计算了 charm 及 charm-strange 强子谱和衰变常数，采用混合动作方法以减少离散化误差。关键结果为1S charmonia的自旋-轨道劈裂一致为144–145 MeV，且衰变常数$f_{D_s}$与$f_{D_s^*}/f_{D_s}$与PDG值一致，验证了该方法在重夸克谱学中的有效性。

ABSTRACT

Adopting a mixed action approach, we report here results on hadron spectra containing one or more charm quarks. We use overlap valence quarks on a background of 2+1+1 flavor HISQ gauge configurations generated by the MILC collaboration. We also study the ratio of leptonic decay constants, f_Ds*/f_Ds. Results are obtained at two lattice spacings.

研究动机与目标

• 使用混合动作格点QCD方法计算charm及charm-strange强子的质量和衰变常数。
• 通过使用费米拉布形式提出的动能质量而非极点质量来调节charm夸克质量，以减少重夸克谱学中的离散化误差。
• 评估在HISQ动力学规范组型上使用重叠价夸克费米子在重-轻强子物理中的性能与可靠性。
• 为提取CKM矩阵元提供精确预测$f_{D_s}$和$f_{D_s^*}/f_{D_s}$。
• 为未来使用混合动作部分淬灭标量有效场论进行连续极限和手征极限外推奠定基础。

提出的方法

• 采用混合动作方法：在MILC合作组生成的动态2+1+1味HISQ规范组型上使用重叠费米子处理价夸克。
• 通过匹配自旋平均的1S charmonium态质量$(m_{\bar{c}c}^{1S})$至其物理值，使用动能质量$M_2$作为物理可观测量来调节charm夸克质量。
• 通过拟合$E(p)^2 = M_1^2 + M_1/M_2 \textbf{p}^2 + O(\textbf{p}^4)$，计算赝标量介子的能量-动量色散关系，以估计残余$O((ma)^2)$离散化效应。
• 使用库柏规范固定和HYP消融以改善相关函数中的信噪比。
• 使用点源、壁源和壁-点源计算两点相关函数，利用格点流$A_\nu$、$V_\nu$和$P$提取矩阵元。
• 通过$M_{D_s}^2 f_{D_s} = (m_c + m_s) \braket{0|P|D_s}$估计衰变常数，假设$Z_A/Z_V \approx 1$以处理比值$f_{D_s^*}/f_{D_s}$。

实验结果

研究问题

• RQ1 在$ma \lesssim 1$条件下，HISQ规范组型上的重叠费米子作用是否能对charm强子产生可靠的强子谱？
• RQ2 与使用极点质量调节相比，通过动能质量$M_2$调节charm夸克质量是否能减少$O((ma)^2)$离散化误差？
• RQ3 在该混合动作设置下，1S charmonia的超精细劈裂能否被精确再现？
• RQ4 计算出的衰变常数$f_{D_s}$与$f_{D_s^*}/f_{D_s}$是否与实验和PDG值一致？
• RQ5 混合动作效应对衰变常数比值有何影响？是否可通过算符选择与归一化最小化这些影响？

主要发现

• 在较粗格点上，1S charmonia的超精细劈裂为$145(10)$ MeV，在较细格点上为$144(10)$ MeV，两组结果一致。
• 从能量-动量色散关系提取的光速$c$在较细格点上为$0.96(2)$，在较粗格点上为$0.92(3)$，表明使用动能质量调节可减少$O((ma)^2)$误差。
• 赝标量衰变常数$f_{D_s}$在所研究范围内对$m_c$和$m_s$的依赖性极小，且与PDG给出的$259.7(5)$ MeV一致。
• 在假设$Z_A = Z_V$下计算的比值$f_{D_s^*}/f_{D_s}$与预期一致，且预计对混合动作效应具有鲁棒性。
• $D_s$衰变常数通过矩阵元$M_{D_s}^2 f_{D_s} = (m_c + m_s) \braket{0|P|D_s}$提取，不确定性通过jackknife重抽样估计。
• 本研究证实了在HISQ组型上使用重叠价夸克费米子进行重夸克谱学高精度计算的可行性，为未来连续极限和手征极限外推提供了有希望的结果。