[论文解读] Strange and charm contributions to the HVP from C* boundary conditions

Anian Altherr, Lucius Bushnaq+14 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2023

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

本研究使用C★边界条件，对强子真空极化（HVP）中奇夸克与粲夸克的主导贡献进行了初步的格点QCD计算。在非物理π介子质量和单一格点间距的两个格点组上，采用3+1味O(a)-改进的威尔逊费米子进行计算，结果表明：粲夸克贡献对矢量流离散化方式高度敏感，而奇异夸克贡献则在不同方法间表现稳健，其有限体积效应在2σ水平内保持一致。

ABSTRACT

We present preliminary results for the determination of the leading strange and charm quark-connected contributions to the hadronic vacuum polarization contribution to the muon's $g-2$. Measurements are performed on the RC$^{\star}$ collaboration’s QCD ensembles, with $3+1$ flavors of $O(a)$ improved Wilson fermions and C$^{\star}$ boundary conditions. The HVP is computed on a single value of the lattice spacing and two lattice volumes at unphysical pion mass. In addition, we compare the signal-to-noise ratio for different lattice discretizations of the vector current.

研究动机与目标

• 计算μ子g−2的主导阶强子真空极化（HVP）中奇异夸克与粲夸克的连通贡献。
• 评估不同矢量流离散化方式（局部流与守恒流）对HVP信噪比与数值稳定性的影 响。
• 通过在相同非物理π介子质量与格点间距下使用两个格点体积，评估有限体积效应。
• 为未来在完整HVP计算中引入同位旋破缺效应与不连通图贡献奠定基础。

提出的方法

• 在RC★合作组的两个格点组上进行格点QCD模拟，采用3+1味O(a)-改进的威尔逊费米子与空间方向的C★边界条件。
• 通过矢量流关联函数与QED核的卷积，在时间-动量表象中计算强子真空极化。
• 采用两种矢量流离散化方式：局部流（V𝑙）与守恒（点分裂）流（V𝑐），以评估离散化效应。
• 关联函数通过单指数模型拟合以提取基态贡献，奇异夸克使用截断法进行尾部近似。
• 统计误差通过自展重抽样估计，系统误差则从格点间距、ZV、拟合范围与截断选择中传播。
• 结果在单一格点间距与两个体积下获得，以评估有限尺寸效应，尚未进行连续极限或物理点外推。

实验结果

研究问题

• RQ1 奇异夸克与粲夸克对HVP的贡献如何依赖于矢量流离散化方式的选择（局部流 vs. 守恒流）？
• RQ2 有限体积效应对奇异夸克与粲夸克HVP贡献的影响程度如何？其统计显著性如何？
• RQ3 不同流离散化方式下，HVP计算的信噪比有何差异？
• RQ4 当前结果在多大程度上支持未来HVP确定中引入同位旋破缺与不连通贡献？
• RQ5 在相同非物理π介子质量与格点间距下，两个格点体积的结果如何比较？

主要发现

• 奇异夸克对HVP的贡献对矢量流离散化方式选择不敏感，局部-局部流与守恒-局部流的结果在不确定度范围内一致。
• 粲夸克贡献在局部-局部与守恒-局部离散化方式之间存在显著的2σ差异，表明其对离散化方式高度敏感。
• 对于A400a00b324组，奇异夸克贡献为46.7(7)×10−10（局部-局部）与46.2(7)×10−10（守恒-局部）；对于B400a00b324组，分别为48.5(7)×10−10与48.0(7)×10−10。
• 在A400a00b324组上，粲夸克贡献为7.83(8)×10−10（局部-局部）与6.18(7)×10−10（守恒-局部），B400a00b324组上数值相近。
• 有限体积效应对粲夸克贡献可忽略，但其贡献了两组之间奇异夸克结果2σ差异的成因。
• 研究指出需改进格点间距的确定方法，并采用更精确的奇异夸克关联函数尾部模型，以减小系统误差。