[论文解读] Neutral meson oscillations in the Standard Model and beyond from Nf=2 Twisted Mass Lattice QCD

N. Carrasco, P. Dimopoulos+12 more|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 9

一句话总结

本格联QCD研究使用Nf=2的扭曲质量费米子与O(a)改进及连续极限类似重定域化，计算了标准模型及其之外的中性介子混合的袋参数。通过比值法并控制系统误差外推至物理点，获得了初步结果：$B_{Bd} = 0.87(5)$，$B_{Bs} = 0.90(5)$，$B_{Bs}/B_{Bd} = 1.03(2)$，以及$ξ = 1.21(6)$。

ABSTRACT

We present the ETMC results for the bag parameters describing the neutral kaon mixing in the Standard Model and beyond and preliminary results for the bag parameters controlling the short distance contributions in the D^0-\bar{D}^0 oscillations. We also present preliminary results for the B_{Bd}, B_{Bs}, B_{Bs}/B_{Bd} and ξ-parameter controlling B^0_-\bar{B}^0 oscillations in the Standard Model employing the so-called ratio method. Using Nf=2 maximally twisted sea quarks and Osterwalder-Seiler valence quarks we achieve both O(a)-improvement and continuum like renormalization pattern. Simulations are performed at three-values of the lattice spacing and several values of quark masses in the light, strange, charm region and above charm up to ~2.5m_c. Our results are extrapolated to the continuum limit and extrapolated/interpolated to the physical quark masses.

研究动机与目标

• 使用格点QCD计算标准模型及其之外的$K^0$-$\overline{K}^0$与$B^0$-$\overline{B}^0$混合的袋参数。
• 为约束B介子混合中的新物理，提供$B_{Bd}$、$B_{Bs}$、$B_{Bs}/B_{Bd}$与$ξ$的精确估计值。
• 通过使用扭曲质量海夸克与Osterwalder-Seiler价夸克，实现$\mathcal{O}(a)$改进与连续极限类似的重定域化模式。
• 利用多个格点间距与夸克质量（包括粲夸克与奇夸克）对袋参数进行标量与连续极限外推。
• 应用比值法以减少重夸克质量外推中的系统误差，提升最终结果的精度。

提出的方法

• 在三个格点间距（$a \sim 0.1, 0.085, 0.065$ fm）的$N_f=2$动态扭曲质量费米子组态上进行模拟，涵盖多种价夸克质量。
• Osterwalder-Seiler价夸克作用量确保了四费米子算符的$\mathcal{O}(a)$改进与连续极限类似的重定域化模式。
• 采用比值法计算$B_{Bd}$、$B_{Bs}$、$B_{Bs}/B_{Bd}$与$ξ$，利用一系列重夸克质量，并通过迭代公式外推至底夸克质量。
• 通过轻夸克质量（$\mu_l$）与$a^2$的线性与二次拟合，执行标量与连续极限外推，观察到$\omega_d$、$\omega_s$、$\zeta_\omega$与$\zeta_\xi$比值具有平滑行为。
• 使用随机源与高斯/ APE投影以增强相关函数中基态重叠并减少统计噪声。
• 系统误差通过拟合形式变化（$\hat{\mu}_h$的线性与二次形式）与匹配系数（C-因子）截断误差进行估计。

实验结果

研究问题

• RQ1 在标准模型中，$B_{Bd}$、$B_{Bs}$、$B_{Bs}/B_{Bd}$与$ξ$参数的精确值是多少？其系统误差是否得到受控？
• RQ2 使用$N_f=2$扭曲质量费米子时，$B^0$-$\overline{B}^0$混合的袋参数在标量与连续极限外推下如何行为？
• RQ3 比值$\omega_d$、$\omega_s$、$\zeta_\omega$与$\zeta_\xi$在重夸克质量上表现出多大程度的平滑依赖性？能否可靠外推至底夸克点？
• RQ4 比值法在抑制重夸克质量外推中系统误差方面有多有效？
• RQ5 如何影响$\mathcal{O}(a)$改进与连续极限类似重定域化对袋参数精度的影响？

主要发现

• 初步得到的$B_{Bd}$参数为$0.87(5)$，误差综合了拟合形式与匹配系数截断的统计与系统误差。
• $B_{Bs}$参数确定为$0.90(5)$，与$B_{Bd}$一致，表明B介子系统中SU(3)对称性破缺较小。
• $B_{Bs}/B_{Bd}$的比值为$1.03(2)$，仅轻微偏离1，与标准模型预测一致。
• $\xi$参数（控制$B^0_{d/s}$混合）估计为$1.21(6)$，误差包含拟合形式在触发质量点的系统分量。
• $\omega_d$、$\omega_s$、$\zeta_\omega$与$\zeta_\xi$比值表现出平滑的标量与连续极限外推，其中$\zeta_\omega$与$\zeta_\xi$对重夸克质量依赖微弱，并在重夸克极限下趋近于1。
• 基于比值法的迭代公式成功将物理B介子质量与粲夸克质量附近的触发点连接，使外推至底夸克点时具有较小的截断效应，结果可靠。