[论文解读] Lattice QCD with two light Wilson quarks and maximally twisted mass

Carsten Urbach|ArXiv.org|Oct 8, 2007

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 5被引用 30

一句话总结

本论文采用最大扭曲质量费米子在三个小于0.1 fm的格点间距下，对两个轻量威尔逊夸克进行格点QCD模拟，实现了O(a)改进且离散化效应最小。主要成果包括对π介子衰变常数和低能常数的精确测定，结果表明仅中性伪标量介子质量表现出残余截断效应，证实了扭曲质量方案在轻强子谱学中的稳健性。

ABSTRACT

We summarise status and recent results of the European Twisted Mass collaboration (ETMC). The collaboration has generated gauge configurations for three different values of the lattice spacing smaller or equal 0.1 fm and values of the charged pseudo scalar mass as low as 300 MeV with two flavours of maximally twisted mass quarks. We provide evidence that O(a) improvement works very well with maximally twisted mass fermions and that also higher order lattice artifacts appear to be small. The currently only quantity in the light meson and baryon sector where cut-off effects are visible is the neutral pseudo scalar meson mass and we present an attempt to understand this from a theoretical point of view. We describe finite size effects and quark mass dependence of the mass and decay constant of the (charged) pseudo scalar meson with chiral perturbation theory formulae and our current estimate for the low energy constants l_{3,4} is l_3=3.44(8)(35) and l_4=4.61(4)(11). Results for the average up-down, the strange and the charm quark mass and the chiral condensate are also presented.

研究动机与目标

• 使用最大扭曲质量费米子实现两个轻夸克的O(a)改进格点QCD模拟。
• 控制系统性不确定度，包括离散化误差、有限体积效应以及非物理重夸克质量的影响。
• 利用有效理论的ChPT高精度确定低能常数ℓ̄3和ℓ̄4。
• 研究味对称性破缺效应，特别是中性伪标量介子质量中的表现。
• 为未来包含动力学奇异夸克和 charm 夸克的模拟奠定基础。

提出的方法

• 使用树图级的Symanzik改进规范作用（tlSym）以减少O(a²)格点瑕疵。
• 采用单一定标参数的最大扭曲质量费米子，实现O(a)改进，无需依赖算符的特定系数。
• 在三个格点间距（a ≲ 0.1 fm）下进行模拟，体积大于2 fm，且伪标量介子质量低至300 MeV，以控制有限尺寸效应和手征极限外推。
• 应用NLO有效理论（χPT）拟合fPS和mPS的夸克质量依赖性，实现向物理点的外推。
• 使用Lüscher公式和NLO χPT描述π介子衰变常数和质量中的有限尺寸效应。
• 通过fπ和mπ的物理值确定格点间距，并通过核子质量标度关系进行交叉验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 在包含海夸克效应的情况下，O(a)改进在最大扭曲质量费米子中是否能有效工作？
• RQ2 fPS和mPS中的有限尺寸效应是否能被NLO有效理论良好描述？
• RQ3 为何截断效应仅在中性伪标量介子质量中可见，而其他可观测量中则无？
• RQ4 能否在此框架下以高精度确定低能常数ℓ̄3和ℓ̄4？
• RQ5 奇异夸克和粲夸克质量的计算结果与其他格点确定结果相比如何？

主要发现

• O(a)改进在最大扭曲质量费米子中表现极佳，格点瑕疵在1%统计水平内与零一致。
• fPS和mPS中的有限尺寸效应由Lüscher公式和NLO χPT良好描述，其中渐近Lüscher公式优于NLO公式。
• 低能常数确定为ℓ̄3 = 3.44(8)(35) 和 ℓ̄4 = 4.61(4)(11)，具有高统计精度。
• 标度无关的标量凝聚能估计为Σ̄MS(2 GeV) = (264(12)(4)+20−0 MeV)³，与χPT拟合值高度一致。
• 中性伪标量介子质量表现出明显的截断效应，而所有其他味劈裂均与零一致，表明味对称性破缺仅限于该通道。
• 首次报告奇异夸克和粲夸克质量的结果，微扰与非微扰重定标方法存在显著差异，但fK/fπ和fD/fDs与实验值高度一致。