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Insights on proton structure from lattice QCD: The twist-3 parton distribution function gT(x)
Physical Review D ( IF 5 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1103/physrevd.102.111501 Shohini Bhattacharya , Krzysztof Cichy , Martha Constantinou , Andreas Metz , Aurora Scapellato , Fernanda Steffens
Physical Review D ( IF 5 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1103/physrevd.102.111501 Shohini Bhattacharya , Krzysztof Cichy , Martha Constantinou , Andreas Metz , Aurora Scapellato , Fernanda Steffens
In this work, we present the first-ever calculation of the isovector flavor combination of the twist-3 parton distribution function $g_T(x)$ for the proton from lattice QCD. We use an ensemble of gauge configurations with two degenerate light, a strange and a charm quark ($N_f=2+1+1$) of maximally twisted mass fermions with a clover improvement. The lattice has a spatial extent of 3 fm, lattice spacing of 0.093 fm, and reproduces a pion mass of $260$ MeV. We use the quasi-distribution approach and employ three values of the proton momentum boost, 0.83 GeV, 1.25 GeV and 1.67 GeV. We use a source-sink separation of 1.12 fm to suppress excited-states contamination. The lattice data are renormalized non-perturbatively. We calculate the appropriate matching within Large Momentum Effective Theory, which is applied to the lattice data in order to obtain $g_T$. The final distribution is presented in the $\overline{\rm MS}$ scheme at a scale of 2 GeV. We also calculate the helicity distribution $g_1$ to test the Wandzura-Wilczek approximation for $g_T$. We find that the approximation works well for a large range in $x$. This work demonstrates the feasibility of accessing twist-3 parton distribution functions from novel methods within lattice QCD, and can provide important insights on the structure of hadrons.
中文翻译:
从晶格 QCD 洞察质子结构:扭曲 3 部分子分布函数 gT(x)
在这项工作中,我们首次计算了来自晶格 QCD 的质子的扭曲 3 部分子分布函数 $g_T(x)$ 的等向量风味组合。我们使用具有两个简并光、奇异夸克和粲夸克 ($N_f=2+1+1$) 的规范配置的集合,该夸克由最大扭曲的质量费米子和三叶草改进而成。晶格的空间范围为 3 fm,晶格间距为 0.093 fm,并再现了 $260 $ MeV 的 pion 质量。我们使用准分布方法并采用质子动量提升的三个值,0.83 GeV、1.25 GeV 和 1.67 GeV。我们使用 1.12 fm 的源-汇分离来抑制激发态污染。晶格数据被非微扰地重新归一化。我们在大动量有效理论中计算适当的匹配,将其应用于点阵数据以获得 $g_T$。最终分布以 2 GeV 的尺度呈现在 $\overline{\rm MS}$ 方案中。我们还计算了螺旋度分布 $g_1$ 以测试 $g_T$ 的 Wandzura-Wilczek 近似值。我们发现近似值适用于 $x$ 的大范围。这项工作证明了从晶格 QCD 中的新方法访问扭曲 3 部分子分布函数的可行性,并且可以提供关于强子结构的重要见解。
更新日期:2020-12-01
中文翻译:
从晶格 QCD 洞察质子结构:扭曲 3 部分子分布函数 gT(x)
在这项工作中,我们首次计算了来自晶格 QCD 的质子的扭曲 3 部分子分布函数 $g_T(x)$ 的等向量风味组合。我们使用具有两个简并光、奇异夸克和粲夸克 ($N_f=2+1+1$) 的规范配置的集合,该夸克由最大扭曲的质量费米子和三叶草改进而成。晶格的空间范围为 3 fm,晶格间距为 0.093 fm,并再现了 $260 $ MeV 的 pion 质量。我们使用准分布方法并采用质子动量提升的三个值,0.83 GeV、1.25 GeV 和 1.67 GeV。我们使用 1.12 fm 的源-汇分离来抑制激发态污染。晶格数据被非微扰地重新归一化。我们在大动量有效理论中计算适当的匹配,将其应用于点阵数据以获得 $g_T$。最终分布以 2 GeV 的尺度呈现在 $\overline{\rm MS}$ 方案中。我们还计算了螺旋度分布 $g_1$ 以测试 $g_T$ 的 Wandzura-Wilczek 近似值。我们发现近似值适用于 $x$ 的大范围。这项工作证明了从晶格 QCD 中的新方法访问扭曲 3 部分子分布函数的可行性,并且可以提供关于强子结构的重要见解。