超並列計算機CP-PACSを用いた格子量子色力学の大規模数値シミュレーション研究

量子色力学(QCD)を理解する上での長年の懸案は、フレーバオクテト擬スカラー中間子よりシングレト中間子η'が圧倒的に重い事実を説明する事(所謂U(1)問題)である。クオーク模型はこの事実を説明できず、格子計算によってη'質量を計算する事によって、クオーク模型とQCDを峻別できる可能性がある。今日までは、クエンチ近状を採用するか、フルQCD計算の場合、格子間隔ひとつのみの計算が行われてきた。本研究では、2フレーバ(Nf=2)QCDの計算でη'質量の連続極限での値を計算した。繰り込み群改良によるゲージ作用とタドポール改良のクローバ作用を用いて、CP-PACSグループがNf=2で、通常のハドロン質量の計算を行っている。我々はその計算で生成された配位を用い、3つの格子間隔a=0.22,0.16,0.11fm、pi/rho比0.8,0.75,0.7,0.6に対応するクォーク質量でη'質量を計算した。この研究では、フレーバシングレット中間子のss状態との混合は無いものと近似した。この種の計算での困難は、η'相関関数のシグナルノイズ比が小さい点である。この困難を、η'相関関数の1-ループ、2-ループダイアグラム共に、クォークスメアリングの手法を用いて克服し、全ての計算パラメータに対して、η'質量を決定した。2-ループダイアグラムの計算には、U(1)乱数法を採用した。カイラル極限と連続極限への外挿後、η'質量の値として、0.960(87)+0.036-0.248GeVを得た。二番目の誤差は、カイラル、連続外挿に用いる関数形の不定性による系統誤差である。30%にのぼる下限側の系統誤差の大半は、連続極限への外挿の不定性に起因する。近い将来の計算では、この誤差を小さくする事が重要である。我々の連続極限での結果は実験値0.956GeVと一致する。これは、格子QCDの近似無し計算でη'質量を正しく得る事に希望を与える。現実世界では、本計算で用いたuu+dd状態はss状態と混合し、η(547)、η'(956)中間子となる。従って、まずNf=2QCDの枠内で混合の大きさを測り、次にsクオークをダイナミカルとする計算に進む方針である。

量子色力学(QCD)を理解する上での長年の懸案は、フレーバオクテト擬スカラー中間子よりシングレト中間子η'が圧倒的に重い事実を説明する事(所謂U(1)問題)である。クオーク模型はこの事実を説明できず、格子計算によってη'質量を計算する事によって、クオーク模型とQCDを峻別できる可能性がある。今日までは、クエンチ近状を採用するか、フルQCD計算の場合、格子間隔ひとつのみの計算が行われてきた。本研究では、2フレーバ(Nf=2)QCDの計算でη'質量の連続極限での値を計算した。繰り込み群改良によるゲージ作用とタドポール改良のクローバ作用を用いて、CP-PACSグループがNf=2で、通常のハドロン質量の計算を行っている。我々はその計算で生成された配位を用い、3つの格子間隔a=0.22,0.16,0.11fm、pi/rho比0.8,0.75,0.7,0.6に対応するクォーク質量でη'質量を計算した。この研究では、フレーバシングレット中間子のss状態との混合は無いものと近似した。この種の計算での困難は、η'相関関数のシグナルノイズ比が小さい点である。この困難を、η'相関関数の1-ループ、2-ループダイアグラム共に、クォークスメアリングの手法を用いて克服し、全ての計算パラメータに対して、η'質量を決定した。2-ループダイアグラムの計算には、U(1)乱数法を採用した。カイラル極限と連続極限への外挿後、η'質量の値として、0.960(87)+0.036-0.248GeVを得た。二番目の誤差は、カイラル、連続外挿に用いる関数形の不定性による系統誤差である。30%にのぼる下限側の系統誤差の大半は、連続極限への外挿の不定性に起因する。近い将来の計算では、この誤差を小さくする事が重要である。我々の連続極限での結果は実験値0.956GeVと一致する。これは、格子QCDの近似無し計算でη'質量を正しく得る事に希望を与える。現実世界では、本計算で用いたuu+dd状態はss状態と混合し、η(547)、η'(956)中間子となる。従って、まずNf=2QCDの枠内で混合の大きさを測り、次にsクオークをダイナミカルとする計算に進む方針である。