格点qcd对混杂态介子基态及第一激发态质量谱的研究

格点QCD对混杂态介子质量谱的计算,申 请 人 ： 刘 岩导 师 ： 罗向前 教授 中山大学理工学院,1. Phys. Rev. D73 (2006) 054510. Yan Liu and Xiang-Qian Luo2. Phys. Rev. D74 (2006) 034502. Xiang-Qian Luo and Yan Liu,2,关键词Quenched格点量子色动力学各向异性格点 改进作用量(奇异量子数混杂态介子) 非奇异量子数混杂态介子基态质量 第一激发态质量,3,Contents,Lattice QCDSpectrum of non-exotic charmed hybridsSummary,4,(1) Quark model Dont need to consider gluons under this model. But there is the fact that gluons carry color charge. Some other models Such as: LGT.,1. Lattice QCD,5,Gluons has an extremely important role in QCD.Hybrid mesonsinvolving gluonic excitations of a system.The existence of hybrids is one of the most important predictions of QCD.LQCD is the most reliable technique for studying hybrids.,6,QCD，微扰的理论，强相互作用高能部分有效，低能部分失效； 格点规范理论（LGT），从第一原理出发处理非微扰问题最有力的工具。格点QCD(LQCD)，基本思想：离散化晶格，Monte Carlo数值方法计算物理量，结果外推到连续极限。,图1.1 格点规范理论的基本元素。其中费米场和规范场分别定义在a),b)处。,(2) LQCD,7,时空离散化后：连续时空 四维超立方格点体系无限自由度 有限自由度泛函积分 多重积分微分 差分求格林函数 求关联函数离散化过程中没有引入新的参数或场变量，格点QCD保存了QCD基本的特性。,8,格点下质量的计算 关联函数 算符 传播子 费米子矩阵 费米场作用量 规范场组态,9,纯规范场作用量 Quenched近似 Monte Carlo 方法 重点抽样法Quenched近似（QQCD）：禁闭，渐近自由，自发的手征对称破缺。,10,格点上的场作用量为减少误差，需使用小的格距a，即精细格点；但为了满足La强子直径，需要大的L，即大的格点。 这都需大的机时。 加入额外项 +Tadpole改进+各向异性格点（ ） 减少格距误差， 在大耦合常数下收敛， 增加信噪比， 粗糙且小格点； 更接近连续极限； 得到好的信号。,11,规范场,12,quark 作用量,13,的结构图，每个方块表示从x点出发的四条链沿逆时针方向的乘积。,14,(3) 论文选题的背景a. 混杂态介子的存在是QCD的重要预言；b. 尤其实验上12GeV Jefferson Lab，CLEO-c以及BES3的发展，将提供更多，更可靠的粲子偶素，包括混杂态介子质量谱的数据。c. 理论上，奇异量子数 等的基态； 非奇异量子数 等的基态。,15,因此，我们采用各向异性格点上改进的规范场和费米子场作用 量，Tadpole改进也在其中，分别在国际上首次用格点计算：a. 奇异量子数混杂态介子 的基态质量；b. 非奇异量子数混杂态介子 的第一激发态质量；且首次给出近来被BaBar实验发现的最新态Y(4260)可能是混杂态介子 的第一激发态的预言。,16,2. Spectrum of non-exotic charmed hybrids,PHYSICAL REVIEW D74, 034502 (2006),17,(1) 混杂态介子分类Conventional mesons:a. 奇异量子数混杂态介子：exotic mesonsb. 非奇异量子数混杂态介子：non-exotioc mesons,18,(2) 混杂态介子算符a. 规范不变的定域算符【1】 ：b. 规范不变的非定域算符【2】： (Lacock, 1996),19,20,(3) 拟合参数的确定参数 的调节：tree-level tadpole-improved method. 【3】 有质量时的tree-level tadpole-improved的值；反复迭代的结果 无质量时的tree-level tadpole-improved的值。,21,参数 的确定裸夸克质量 的选择，使得：定标及 的确定,22,23,拟和参数,24,25,(4) 计算第一激发态质量的两种方法 方法1，改进的多指数函数拟合【4】。选择最佳拟和的规则：（1）不敏感的拟合范围；（2）高的可信度；（3）合理的误差。,26,方法2，新关联函数方法【5】基态： 第一激发态：要求,27,(5) 两种方法下的结果及讨论a. 改进的多指数函数拟合方法计算,基态或第一激发态有效质量,28,29,b. 新关联函数方法分别平台拟合基态和第一激发态,30,31,c. 连续极限下的结果及讨论 的外推,图5 外推 到连续极限。这里 是传统介子第一激发态有效质量，是由改进的多指数函数拟合方法得到的。,图6 外推 到连续极限。这里 是传统态介子第一激发态有效质量，是由改进的多指数函数拟合方法得到的。,32,图7 外推 到连续极限。这里 是混杂态介子第一激发态有效质量，是由改进的多指数函数拟合方法得到的。,图8 外推 到连续极限。这里 是混杂态态介子第一激发态有效质量，是由改进的多指数函数拟合方法得到的。,33,图9 外推 到连续极限。这里 是传统介子第一激发态有效质量，是由新关联函数方法得到的。,图10 外推 到连续极限。这里 是传统态介子第一激发态有效质量，是由新关联函数方法得到的。,34,图11 外推 到连续极限。这里 是混杂态介子第一激发态有效质量，是由新关联函数方法得到的。,图12 外推 到连续极限。这里 是混杂态态介子第一激发态有效质量，是由新关联函数方法得到的。,35,连续极限的质量,36,37,(6) 体积效应分析,38,可见，当 时，有限体积影响变得非常小。论文中我们在三个下选用的体积都满足 。,39,(7) 共振态? 多粒子散射态 ?多粒子散射态:spectral weight 共振态：,40,(8) 新的态Y(4260) 实验：BaBar实验组在 发现的Y(4260)【6】；唯象：四夸克态，两个介子的分子态， 或者混杂态介子。我们首次从格点QCD出发，预言Y(4260)可能是混杂态介子 的第一激发态4.379(134)GeV。实验上的支持：CLEO Collaboration7等。,41,从quenched格点QCD出发，我们在charm quark部分计算了一些混杂态介子的基态和第一激发态的质量；期望随着实验的高速发展，能为实验上寻找新粒子提供好的依据；主要不足在于，使用了Quenched 近似。加入动力学夸克是我们未来将要开展的工作。我们目前的结果为未来进一步的Full QCD数值计算打下了良好的基础。,3. Summary,42,Reference:1 C. Bernard et al., Phys. Rev. D 56, 7039 (1997). 2 P. Lacock, C. Michael, P. Boyle and P. Rowland, Phys. Rev. D 54, 6997 (1996).3 M. Okamoto et al. (CP-PACS Collaboration), Phys. Rev. D 65, 094508 (2002).4 C. Bernard et al., Phys. Rev. D68, 074505 (2003).5 D. Guadagnoli, M. Papinutto and S. Simula, Phys. Lett. B 604, 74 (2004).6 B. Aubert et al. BABAR Collaboration, Phys. Rev. Lett. 95, 142001 (2005).7 T. E. Coan et al. CLEO Collaboration, Phys. Rev. Lett. 96, 162003 (2006).,43,Thanks!,44,45,2. 计算过程 两个 下的结果， 定标 及确定 ， 在 处的有效质量，,物理质量,直接外推 到连续极限,外推 到连续极限,46,1. 计算过程 改进的多指数函数拟和方法 新关联函数方法 两个 下的结果， 定标 及确定 ， 在 处的有效质量， 物理质量 直接外推到连续极限,47,第四章 各向异性改进作用量下非奇异量子数混杂态介子基态和第一激发态的QUENCHED 格点QCD研究,1. 计算过程 改进的多指数函数拟和方法 新关联函数方法 两个 下的结果， 定标 及确定 ， 在 处的有效质量，,48,49,50,51,5. 几点问题的说明和讨论(1) 非对角元关联函数,52,时空离散化后：连续时空 四维超立方格点体系无限自由度 有限自由度泛函积分 多重积分微分 差分求格林函数 求关联函数离散化过程中没有引入新的参数或场变量，格点QCD保存了QCD基本的特性。,53,2. 格点下质量的计算 关联函数 算符 传播子 费米子矩阵 费米场作用量 规范场组态,54,纯规范场作用量 Quenched近似 Monte Carlo 方法 重点抽样法,55,第一章 引 言,Gross, Politzer, Wilczek已证明：可用微扰论处理高能强相互作用。,D. Gross H. Politzer F. Wilczek,1. 量子色动力学（QCD） 2004年诺贝尔物理奖,56,由K. Wilson（诺贝尔奖得主）所建立的格点规范理论，是处理非微扰强作用最可靠的工具；普遍认为，格点规范理论能从第一原理研究以上问题格点规范理论与计算科学紧密相结合，成为近年来最热门的前沿课题之一。,微扰QCD未解决的重大问题：在低能区，相互作用非常强，微扰论完全失效正是在这个低能区，涌现大量重要的非微扰现象：夸克禁闭、强子谱、