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$$D$$ mesons as a probe of Casimir effect for chiral symmetry breaking

カイラル対称性の破れに対するCasimir効果のプローブとしての$$D$$中間子

石川 力*; 中山 勝政*; 末永 大輝*; 鈴木 渓 

Ishikawa, Tsutomu*; Nakayama, Katsumasa*; Suenaga, Daiki*; Suzuki, Kei

本論文では、ゼロ温度および有限温度におけるカイラル対称性の自発的破れに対する有限体積効果を検証するために、$$D$$中間子がプローブとして役立つことを示した。まず、2+1フレーバーの構成子クォークを含む線形シグマ模型を用いることで、$$sigma$$平均場に対するCasimir効果を解析した。この解析では、反周期境界条件でカイラル対称性が回復し、周期境界条件で対称性の破れが増幅するという結果が得られた。さらに、有限温度・体積平面における$$sigma$$平均場の相図を示した。$$D$$中間子に対しては、カイラルパートナー構造に基づく有効模型を構築した。ここで、$$D$$中間子質量の体積依存性は、$$sigma$$平均場によって与えられる。$$D_s$$中間子は$$sigma_s$$平均場を含むため、$$D$$中間子と比べて体積変化に対する応答が鈍いことが判明した。高温・周期境界条件においては、$$D$$中間子の質量シフトに異常が見られることを発見し、この振る舞いは将来の格子QCDシミュレーションによる検証で役立つことが期待される。さらに、コンパクト化空間次元の数の依存性も調べた。

We propose $$D$$ mesons as probes to investigate finite-volume effects for chiral symmetry breaking at zero and finite temperatures. By using the 2+1-flavor linear sigma model with constituent light quarks, we analyze the Casimir effects for the $$sigma$$ mean fields; the chiral symmetry is rapidly restored by the antiperiodic boundary for light quarks, and the chiral symmetry breaking is catalyzed by the periodic boundary. We also show the phase diagram of the $$sigma$$ mean fields on the volume and temperature plane. For $$D$$ mesons, we employ an effective model based on the chiral-partner structure, in which the volume dependence of $$D$$ mesons is induced by the $$sigma$$ mean fields. We find that $$D_s$$ mesons are less sensitive to finite volume than $$D$$ mesons, which is caused by the insensitivity of $$sigma_s$$ mean fields. An anomalous mass shift of $$D$$ mesons at high temperature with the periodic boundary will be useful in examinations with lattice QCD simulations. The dependence on the number of compactified spatial dimensions is also studied.

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分野:Astronomy & Astrophysics

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