[论文解读] Heavy hadrons on $N_f=2$ and $2+1$ improved clover-Wilson lattices

Tommy Burch|arXiv (Cornell University)|Feb 2, 2015

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 5

一句话总结

本研究使用 $N_f=2$ 和 $2+1$ 改进的翘曲-维尔逊费米子以及 $O(a,v^4)$-改进的非相对论量子色动力学（NRQCD）处理底夸克，通过格点量子色动力学计算了单重、双重和三重底夸克强子的质量。主要结果包括底夸克偶素和重强子中的自旋劈裂、宇称劈裂以及径向激发态，系统性不确定性因较小的空间体积和夸克质量调节而被突出强调。

ABSTRACT

We present the masses of singly ($B$, $B_s$, $Λ_b$, $Σ_b$, etc.), doubly ($B_c$, $η_b$, $Υ$, $Ξ_{bc}$, $Ξ_{bb}$, etc.), and triply ($Ω_{bcc}$, $Ω_{bbc}$, $Ω_{bbb}$, etc.) heavy hadrons arising from (QCDSF-UKQCD) lattices with improved clover-Wilson light quarks. For the bottom quark, we use an $O(a,v^4)$-improved version of lattice NRQCD. Part of the bottomonia spectrum is used to provide an alternative scale and to determine the physical quark mass and radiative corrections used in the heavy-quark action. Results for spin splittings, opposite parities, and, in some cases, excited states are presented. Higher lying states and baryons with two light quarks appear to be especially affected by the relatively small volumes of this (initially) initial study. This and other systematics are briefly discussed.

研究动机与目标

• 使用 $N_f=2$ 和 $2+1$ 动态夸克的格点量子色动力学计算单重、双重和三重底夸克强子的谱。
• 确定如 $B$、$B_s$、$B_c$、$ar{b}b$ 强子态以及 $b$-强子中的自旋劈裂、宇称劈裂和径向激发态。
• 使用底夸克偶素 $1P$-$1S$ 劈裂作为尺度设定可观测量，以提高质量测定精度并减少系统性误差。
• 评估有限体积、夸克质量调节以及传播子中的平滑处理对 $N_f=2$ 和 $2+1$ 系统的影响。

提出的方法

• 在使用改进的翘曲-维尔逊费米子处理轻夸克、奇异夸克和粲夸克的 $N_f=2$ 和 $2+1$ 动态规范组配上进行模拟。
• 底夸克通过 $O(a,v^4)$-改进的 NRQCD 处理，采用时间步对称演化和 $n=4$ 分裂以保证数值稳定性。
• 通过高斯源和 APE 平滑源构建关联函数，以增强与基态的重叠并减少激发态污染。
• 利用底夸克偶素中 $M(1P) - M(1S)$ 劈裂设定格点尺度，提供了一种替代先前尺度设定方法的方案。
• 通过不同轻夸克质量的组集数据进行手征极限外推，同时关注有限体积效应。
• 通过跨组集比较分析系统性误差，包括体积效应、夸克质量调节和平滑差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 $N_f=2$ 和 $2+1$ 格点上，$B$、$B_s$、$B_c$ 和底强子的低激发态及自旋劈裂的质量是多少？
• RQ2 有限体积效应对具有轻价夸克的强子谱（如 $ar{b}q$ 介子和 $ar{b}q_1q_2$ 强子）有何影响？
• RQ3 将底夸克偶素 $1P$-$1S$ 劈裂用作尺度设定可观测量在多大程度上提高了重强子质量测定的准确性？
• RQ4 不同的夸克平滑技术与夸克质量调节如何影响激发态的提取以及关联函数中的系统性误差？
• RQ5 在 $N_f=2$ 组集上使用比物理值更重的 $b$ 夸克质量对计算得到的强子谱有何影响？

主要发现

• 当使用底夸克偶素尺度而非先前的 $X_N$ 尺度时，$B_c$ 质量系统性地提高了约 10%，这是由于 $c$ 和 $s$ 夸克质量的调整所致。
• $am_Q = 1.5$ 的 $N_f=2$ 组集显示底夸克质量比真实值高约 10%，表明需要改进质量调节。
• 对于具有轻价夸克的态（如 $ar{b}q$ 和 $ar{b}q_1q_2$ 强子），有限体积效应显著，$M_\text{π}L$ 低至 3.37，提示可能存在能级位移。
• 在 $B$、$B_s$ 和 $B_c$ 态中的自旋劈裂以统计精度计算得出，与重夸克自旋对称性预期一致。
• 提取了宇称劈裂和径向激发态（如 $ar{b}b(2S)$），但由于统计量和体积有限，不确定性较大。
• 计算了三重底强子如 $ar{b}b\bar{c}$ 和 $ar{b}b\bar{b}$，但结果因体积和系统性效应被认为可靠性较低。