[论文解读] Scalar glueball and meson spectroscopy in unquenched lattice QCD with improved staggered quarks

Eric B. Gregory, A.C. Irving+3 more|ArXiv.org|Oct 11, 2005

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 4被引用 5

一句话总结

本研究使用MILC规范组getConfigurations上的Asqtad改进的阶梯费米子，在非冻结格点QCD中研究了标量胶球和介子谱。结果发现，标量胶球质量仍接近冻结值，而非单态和单态标量介子表现出显著的混合与衰变道效应；值得注意的是，最轻的单态标量介子位于非单态态之下，且在轻夸克质量下，存在味对称性破缺和物理$\pi\pi$阈值影响质量确定的证据。

ABSTRACT

We present results of an exploratory study of singlet scalar states in unquenched QCD using both glueball and meson operators. Results for non-singlet non-strange scalar mesons are also presented. We use Asqtad improved staggered fermions and gauge configurations generated by the MILC collaboration at lattice spacings of .12 and .09 fm. In this formulation, the glueball mass is not significantly different from the quenched value at finite lattice spacing. Significant taste violations are present in the scalar sector. At light quark masses, decay channels complicate the mass determinations. There is some evidence that the non-strange singlet meson lies below the non-singlet meson.

研究动机与目标

• 使用动力学改进的阶梯费米子研究非冻结QCD中的标量胶球和介子谱。
• 评估轻夸克质量对标量态质量的影响，特别是衰变道和味对称性破缺的影响。
• 比较单态和非单态标量介子质量，研究单态道中非连通夸克环的作用。
• 评估阶梯费米子在标量道中的可靠性，特别是味对称性破缺和宇称混合效应的影响。
• 确定在包含轻动力学夸克的完整QCD中，标量胶球质量是否与冻结对应值有显著差异。

提出的方法

• 在0.12 fm和0.09 fm的格点间距下，使用MILC规范组Configurations上的Asqtad改进阶梯费米子。
• 对标量介子使用连通和非连通相关函数，其中非连通部分通过48个噪声向量的随机估计方法计算。
• 对形如$\mathcal{C}(t) = \sum_n [A_n e^{-m_n(\Gamma_S \otimes \Gamma_T)t} + (-1)^t B_n e^{-m_n(\gamma_4\gamma_5\Gamma_S \otimes \gamma_4\gamma_5\Gamma_T)t}]$的时间相关函数应用因子化拟合，以提取质量，包括振荡的宇称伙伴。
• 使用有效质量图和不同最小时间片的拟合，评估稳定性并提取基态质量。
• 将结果与两粒子阈值（$\pi\pi$，$K\bar{K}$）进行比较，并使用Gell-Mann-Okubo公式估算$\eta$质量。
• 应用阶梯费米子的Chiral微扰理论，解释味破缺效应及其对$a_0$衰变和相关函数行为的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在使用改进阶梯费米子的非冻结QCD中，标量胶球质量是否与冻结值有显著差异？
• RQ2 轻夸克质量和开放衰变道如何影响非单态和单态标量介子的谱学？
• RQ3 标量道中的味对称性破缺在多大程度上扭曲了质量测定，特别是在单态道中？
• RQ4 如数据所示，最轻的单态标量介子是否位于相应的非单态标量介子之下？
• RQ5 在非单态道中观测到的低激发标量态是否可由味破缺效应引起的有效G宇称破坏来解释？

主要发现

• 在使用改进阶梯费米子的非冻结QCD中，标量胶球质量在有限格点间距下与冻结值无显著差异。
• 非单态标量介子拟合显示，在$\pi + \eta$阈值之下存在一个低激发态，与$a_0(980)$共振态一致，并且与MILC独立观测结果一致。
• 标量道中的味对称性破缺适中，最粗格点上最高达15%，其量级与π道中的味破缺相当。
• 在最轻的格点组上，单态标量介子的非连通相关函数$D(t)$可测量至$t=10$，使用一个标量态和一个振荡态的稳定拟合。
• 在轻夸克质量下，最轻的单态标量介子态位于或高于$\pi\pi$两粒子阈值，表明物理衰变道是开放的。
• 有证据表明，两味单态标量介子位于相应的非单态标量介子之下，提示可能存在混合或能级反转效应。