[论文解读] Leptonic Decay Constant of $ ho$ at Physical Point

Ying Chen, Terrence Draper+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 9, 2015

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 3

一句话总结

该规范场论研究使用外层夸克在 $N_f=2+1$ 壁面域费米子配置上计算了物理π介子质量下的 $\rho$ 玻色子轻子衰变常数。通过实施一种新型的壁-壁关联函数降噪技术，作者得到 $f_\rho = 208.5 \pm 5.5 \pm 0.9$ MeV，与实验值 $209.4 \pm 1.5$ MeV 非常一致。

ABSTRACT

The $ ho$ meson leptonic decay constant at the physical pion mass is calculated with chiral fermions. Overlap valence quarks are used on the $L^3 imes T=48^3 imes 96$ $N_f=2+1$ domain-wall fermion configurations with light sea quarks at the physical point and the spatial extension of 5.5 fm. The mass of the vector meson $ ho$ is determined to be $m_ ho=775.9\pm 6.0\pm 1.8$ MeV, and the valence $\pi ho$ sigma term is extracted to be $\sigma_{\pi ho}^{( m val)}=9.82(6)$ MeV from Feynmann-Hellman theorem. By adopting a new method to reduce the noise of the wall-wall correlation functions of hadrons, we obtain the $ ho$ leptonic decay constant $f_ ho=208.5\pm 5.5\pm 0.9$ MeV, which is in very good agreement with the experimental value $f_ ho=209.4\pm 1.5$ MeV derived from the $ au$ decay $ au ightarrow ho u_ au$.

研究动机与目标

• 使用格点QCD计算物理π介子质量下的 $\rho$ 玻色子轻子衰变常数 $f_\rho$。
• 通过降低强子壁-壁关联函数中的统计噪声，提高 $f_\rho$ 确定的精度。
• 验证格点QCD结果与 $f_\rho$ 实验测量的一致性。
• 利用费曼-海勒曼定理提取价夸克 $\pi\rho$ 西格玛项作为计算一致性的检验。

提出的方法

• 使用外层费米子处理价夸克，以在计算中保持手征对称性。
• 使用 $L^3 \times T = 48^3 \times 96$ 的 $N_f=2+1$ 动态夸克域费米子配置，处于物理π介子质量点。
• 应用一种新型降噪方法处理 $\rho$ 玻色子的壁-壁关联函数，以增强信噪比。
• 通过关联函数从真空到 $\rho$ 状态的矢量流矩阵元提取 $f_\rho$。
• 利用费曼-海勒曼定理，从 $\rho$ 质量依赖性计算价夸克 $\pi\rho$ 西格玛项 $\sigma_{\pi\rho}^{(\text{val})}$。
• 进行综合误差分析，包含统计误差和系统误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 使用手征费米子时，物理π介子质量下的 $\rho$ 玻色子轻子衰变常数 $f_\rho$ 的值是多少？
• RQ2 该新型壁-壁关联函数降噪技术在提高 $f_\rho$ 精度方面的有效性如何？
• RQ3 格点QCD计算的 $f_\rho$ 结果与 $\tau \to \rho \nu_\tau$ 衰变测得的实验值相比如何？
• RQ4 价夸克 $\pi\rho$ 西格玛项 $\sigma_{\pi\rho}^{(\text{val})}$ 的值是多少？它是否支持计算的一致性？
• RQ5 该格点设置下的 $\rho$ 玻色子质量 $m_\rho$ 是多少？与物理值相比如何？

主要发现

• 确定 $\rho$ 玻色子质量为 $m_\rho = 775.9 \pm 6.0 \pm 1.8$ MeV，与物理值一致。
• 利用费曼-海勒曼定理提取的价夸克 $\pi\rho$ 西格玛项为 $\sigma_{\pi\rho}^{(\text{val})} = 9.82(6)$ MeV。
• 通过改进的降噪方法计算得到的轻子衰变常数为 $f_\rho = 208.5 \pm 5.5 \pm 0.9$ MeV。
• 格点QCD计算的 $f_\rho$ 结果与 $\tau \to \rho \nu_\tau$ 衰变测得的实验值 $209.4 \pm 1.5$ MeV 非常一致。
• 新型降噪技术显著提升了壁-壁关联函数的信噪比，从而实现了更高精度。
• 系统误差仅为 $\pm 0.9$ MeV，表明最终 $f_\rho$ 结果具有高度可靠性。