重夸克质量计算:N3LO的魅/底夸克质量分析

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本文是一篇关于通过N3LO(Next-to-Next-to-Next-to-Leading Order)阶的微扰量子色动力学(QCD)表达式来计算重夸克质量的研究论文。作者 Clara Peset, Antonio Pineda 和 Jorge Segovia 来自德国慕尼黑工业大学和西班牙巴塞罗那自治大学的理论物理组。文章于2018年在JHEP期刊上发表,探讨了如何使用基态(伪标量)能量的N3LO表达式来确定魅力夸克(charm quark)和底夸克(bottom quark)的质量,并在renormalon减法方案下进行,以解决因极质量renormalon导致的摄动级数发散问题。 在N3LO的框架下,研究者计算了ηb(底夸克onia)、ηc(魅力夸克onia)和Bc(底魅介子)系统的基态能量。他们得出的MS(Modified Minimal Subtraction)质量结果为:魅力夸克的质量 m_c(m_c) = 1223(33) MeV,底夸克的质量 m_b(m_b) = 4186(37) MeV。这里的括号内的数字表示误差范围。此外,他们还从ηb、ηc和Bc的质量无正则子组合中推导出强相互作用耦合常数 α_s 在 M_z 规范下的值:α_s(M_z) = 0.1195(53),其中的误差同样给出了不确定性。 在研究过程中,作者探讨了弱耦合近似在计算bottom n = 2态时的适用性,这是对更高级别激发态的分析。最后,他们提出了一种替代的计算方法,该方法能精确处理静态势,并对其收敛性进行了研究。这种方法可能提供一个更稳定和精确的框架来处理重夸克的质量计算。 这项工作对于理解基本粒子的性质,特别是重夸克的物理特性,以及在强相互作用下的量子色动力学理论有重要意义。通过精确计算这些基本粒子的质量,物理学家可以更准确地预测与重夸克相关的粒子衰变和相互作用过程,进一步推动高能物理的发展。