[论文解读] Nucleon form factors with Nf=2 dynamical twisted mass fermions

Constantia Alexandrou, Tomasz Korzec+7 more|arXiv (Cornell University)|Oct 19, 2009

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 10被引用 3

一句话总结

本研究使用 Nf=2 动态扭曲质量费米子，在空间尺寸为 2.1–2.7 fm、格点间距约为 0.09 fm 的格点上计算核子电磁和轴矢形式因子，涵盖 260–470 MeV 的π介子质量。主要结果为通过手征对称性外推得到物理轴矢荷为 g_A = 1.13(10)，尽管由于手征对称性外推的挑战导致不确定性较大，但该结果与实验结果一致。

ABSTRACT

We present results on the electromagnetic and axial nucleon form factors using two degenerate flavors of twisted mass fermions on lattices of spatial size 2.1 fm and 2.7 fm and a lattice spacing of about 0.09 fm. We consider pion masses in the range of 260-470 MeV. We chirally extrapolate results on the nucleon axial ch arge, the isovector Dirac and Pauli root mean squared radii and magnetic moment to the physical point and co mpare to experiment.

研究动机与目标

• 使用 Nf=2 扭曲质量费米子在格点上计算同位旋矢量电磁和轴矢核子形式因子。
• 对核子轴矢荷、磁矩和均方根半径进行手征对称性外推，以达到物理点。
• 评估有限体积效应，并与动态域墙费米子模拟结果进行比较。
• 评估格点结果与实验数据以及手征微扰理论预期的一致性。

提出的方法

• 在固定格点间距约 0.09 fm、空间体积为 2.1–2.7 fm 的条件下，使用两种简并的扭曲质量费米子进行格点 QCD 模拟。
• 采用树图级 Symanzik 改进的规范作用，并通过将虚夸克质量调至其临界值实现自动 O(a) 改进。
• 通过连通的三线性函数计算核子矩阵元，用于电磁和轴矢流。
• 对电磁形式因子使用诺特定流（Z_V = 1），对轴矢流使用局部流（Z_A = 0.76(1)）。
• 使用小尺度展开中的一圈重子手征微扰理论进行手征对称性外推。
• 对轴矢形式因子 G_A(Q²) 进行电荷形式拟合，并与 pion 极点主导对 G_p(Q²) 的预测进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 使用 Nf=2 扭曲质量费米子计算的核子电磁和轴矢形式因子与实验数据相比如何？
• RQ2 核子轴矢荷 g_A 的手征对称性外推行为如何？其结果与物理值相比如何？
• RQ3 Dirac 和 Pauli 的均方根半径在多大程度上依赖于 π 介子质量？与手征微扰理论预测相比如何？
• RQ4 有限体积效应对提取的形式因子和磁矩有何影响？
• RQ5 轴矢形式因子 G_A(Q²) 是否能用单极形式描述？pion 极点主导是否能准确描述 G_p(Q²)？

主要发现

• 外推至物理点的核子轴矢荷为 g_A = 1.13(10)，与实验结果一致，但因手征对称性外推的不确定性而较大。
• Dirac 和 Pauli 的均方根半径对 π 介子质量的依赖性弱于手征微扰理论的预测。
• 同位旋磁矩和均方根半径表现出微小的有限体积效应，表明在当前格点体积下结果可靠。
• 轴矢形式因子 G_A(Q²) 比实验的单极形式更平坦，导致预测的轴矢质量大于物理值。
• G_p(Q²) 形式因子比 pion 极点主导预测更平坦，需要比 π 介子质量更大的极点质量。
• 在 g_A 的手征拟合中引入 DWF 数据会导致外推曲线显著不同，凸显了对所用 π 介子质量范围的敏感性。