[论文解读] Towards High-Precision Parton Distributions From Lattice QCD via Distillation

Colin Egerer, Robert G. Edwards+6 more|arXiv (Cornell University)|Jul 12, 2021

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 122被引用 28

一句话总结

本文通过使用扩散空间截断方法的核子格点QCD，实现了对中子中未极化同位旋矢量价夸克分布函数（PDF）的高精度提取。通过改善基态主导性和抑制激发态污染，扩散方法使Ioffe时间伪分布（pITD）的测定更加精确，揭示了其与DGLAP演化之间的偏差，该偏差通过引入离散化项得到修正，从而验证了该方法在高精度强子结构研究中的有效性。

ABSTRACT

We apply the Distillation spatial smearing program to the extraction of the unpolarized isovector valence PDF of the nucleon. The improved volume sampling and control of excited-states afforded by distillation leads to a dramatically improved determination of the requisite Ioffe-time Pseudo-distribution (pITD). The impact of higher-twist effects is subsequently explored by extending the Wilson line length present in our non-local operators to one half the spatial extent of the lattice ensemble considered. The valence PDF is extracted by analyzing both the matched Ioffe-time Distribution (ITD), as well as a direct matching of the pITD to the PDF. Through development of a novel prescription to obtain the PDF from the pITD, we establish a concerning deviation of the pITD from the expected DGLAP evolution of the pseudo-PDF. The presence of DGLAP evolution is observed once more following introduction of a discretization term into the PDF extractions. Observance and correction of this discrepancy further highlights the utility of distillation in such structure studies.

研究动机与目标

• 通过减少激发态污染，提高从格点QCD中提取核子部分子分布函数（PDF）的精度。
• 通过延长威尔逊线长度，研究Ioffe时间伪分布（pITD）中的高阶扭曲效应影响。
• 验证pITD与DGLAP演化的一致性，并修正格点瑕疵。
• 建立一种从pITD中提取PDF的新方法，以考虑离散化效应。
• 证明扩散方法在增强强子结构研究中非局部矩阵元的信噪比方面的有效性。

提出的方法

• 应用扩散空间截断技术，以改善格点相关函数中的基态主导性并抑制激发态污染。
• 采用Ioffe时间伪分布（pITD）形式，提取带有威尔逊线的非局部夸克双线性矩阵元。
• 通过除以静止参考系矩阵元，构建简化伪-ITD，以消除紫外发散并确保连续极限的有限性。
• 将威尔逊线长度延长至格点空间尺寸的一半，以明确探测高阶扭曲效应。
• 在PDF提取过程中引入一种新颖的离散化项，以恢复与DGLAP演化的协调性。
• 在pITD与PDF之间实施匹配程序，同时对格点瑕疵和高阶扭曲贡献进行修正。

实验结果

研究问题

• RQ1 扩散方法是否显著改善了pITD提取中核子PDF的信噪比和基态主导性？
• RQ2 特别是长威尔逊线的影响下，高阶扭曲效应在多大程度上扭曲了pITD并影响PDF的提取？
• RQ3 为何pITD最初会偏离DGLAP演化？这种偏离是否可通过引入离散化项得到纠正？
• RQ4 能否通过从pITD中提取PDF的新方法恢复与微扰演化的一致性并提高精度？
• RQ5 使用扩散方法如何提升格点QCD计算部分子分布的可靠性和准确性？

主要发现

• 扩散显著改善了pITD的信噪比和基态主导性，实现了对价夸克PDF的高精度提取。
• 在修正前，pITD中观察到与DGLAP演化的偏差，表明存在未被考虑的格点瑕疵或高阶扭曲效应。
• 在PDF提取过程中引入离散化项后，pITD与DGLAP演化的协调性得以恢复，验证了修正后提取方法的有效性。
• 将威尔逊线长度延长至格点空间尺寸的一半，证实了高阶扭曲效应的存在，这些效应必须在高精度PDF确定中系统性地加以考虑。
• 简化伪-ITD形式成功消除了紫外发散，并确保了连续极限的有限性，从而实现了可靠的PDF提取。
• 本研究证明，扩散方法对于在格点QCD中实现高精度PDF至关重要，尤其适用于大动量转移的非局部矩阵元。