[论文解读] On the chiral extrapolation of charmed meson masses

Xiao-Yu Guo, Yonggoo Heo+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2018

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 8

一句话总结

本研究利用来自多个合作组（PACS-CS、MILC、HPQCD、ETMC、HSC）的格点QCD数据，发展了一套手征展开框架，用于确定粲介子手征拉格朗日量中的低能常数。该框架对低于600 MeV的轻夸克质量实现了精确拟合，并预测在$\bar{K}D_s$阈值以下的ηD通道中存在一个窄的奇特六重态共振态，D_{s0}(2317)的宽度预测为(45–49) keV。

ABSTRACT

We perform an analysis of QCD lattice data on charmed meson masses. The quark-mass dependence of the data set is used to gain information on the size of counter terms of the chiral Lagrangian formulated with open-charm states with J^P= 0^- and J^P =1^- quantum numbers. Of particular interest are those counter terms that are active in the exotic flavour sextet channel. A chiral expansion scheme where physical masses enter the extrapolation formulae is developed and applied to the lattice data set. Good convergence properties are demonstrated and an accurate reproduction of the lattice data based on ensembles of PACS-CS, MILC, HPQCD, ETMC and HSC with pion and kaon masses smaller than 600 MeV is achieved. It is argued that a unique set of low-energy parameters is obtainable only if additional information from HSC on some scattering observables is included in our global fits. The elastic and inelastic s-wave pi D and eta D scattering as considered by HSC is reproduced faithfully. Based on such low-energy parameters we predict 15 phase shifts and in-elasticities at physical quark masses but also for an additional HSC ensemble at smaller pion mass. In addition we find a clear signal for a member of the exotic flavour sextet states in the eta D channel, below the bar K D_s threshold. For the isospin violating strong decay width of the D_{s0}(2317) we obtain the range (45-49) keV.

研究动机与目标

• 确定J^P = 0^- 和 1^-量子数的粲介子手征拉格朗日量中的低能常数。
• 分析多个组别上格点QCD数据中粲介子质量的夸克质量依赖性。
• 评估反项的作用，特别是其在奇特味六重态通道中的作用。
• 通过在展开中引入物理质量，改善手征外推的收敛性和准确性。
• 通过包含HSC的散射可观测量的全局拟合，提取s波πD和ηD散射的可靠相移与非弹性度。

提出的方法

• 开发了一种手征展开方案，将物理质量作为外推公式中的输入。
• 使用来自PACS-CS、MILC、HPQCD、ETMC和HSC的格点数据，其中π和K的夸克质量小于600 MeV。
• 通过包含HSC的散射可观测量进行全局拟合，以唯一确定低能参数。
• 该方法同时包含弹性与非弹性s波πD和ηD散射振幅。
• 分析手征拉格朗日量中反项在奇特味六重态通道中的作用。
• 通过实现良好收敛性并准确再现格点数据，验证了该框架的有效性。

实验结果

研究问题

• RQ1 粲介子手征拉格朗日量中J^P = 0^- 和 1^-的低能常数是什么？
• RQ2 在奇特味六重态通道中，反项如何影响粲介子质量与散射的描述？
• RQ3 在缺乏HSC额外散射数据的情况下，能否唯一确定一组低能参数？
• RQ4 在物理夸克质量下，s波πD和ηD散射的相移与非弹性度预测为何值？
• RQ5 在$\bar{K}D_s$阈值以下的ηD通道中是否存在窄共振态的证据？

主要发现

• 唯一确定低能参数需要包含HSC对散射可观测量的数据，特别是弹性与非弹性s波πD和ηD散射。
• 手征外推框架表现出良好收敛性，并在多个组别（π质量低于600 MeV）上准确再现了格点数据。
• 在物理夸克质量及一个π质量更小的HSC组别上，预测了十五组相移与非弹性度。
• 在ηD系统中，奇特味六重态通道内清晰发现一个低于$\bar{K}D_s$阈值的共振态信号。
• D_{s0}(2317)的同位旋破坏强衰变宽度预测范围为(45–49) keV。