基于四味格点QCD的D介子半轻子衰变到赝标介子

我们给出了半轻子衰变 $D\to\pi\ell\nu$、$D\to K\ell\nu$ 和 $D_s\to K\ell\nu$ 的强子形状因子的格点QCD计算。我们的计算对所有价夸克和海夸克采用高度改进的交错夸克(HISQ)作用量，并包含 $N_f=2+1+1$ MILC系综，其格点间距范围从 $a\approx0.12$ fm 到 $0.042$ fm。在绝大多数格点间距下，都包含了具有物理质量轻夸克的系综。HISQ作用量允许所有夸克用相同的相对论轻夸克作用量处理，从而可利用矢量流部分守恒进行非微扰重整化。我们将结果与微分衰变率的实验测量相结合，确定了 $|V_{cd}|^{D\to\pi}=0.2238(11)^{\rm Expt}(15)^{\rm QCD}(04)^{\rm EW}(02)^{\rm SIB}[22]^{\rm QED}$ 和 $|V_{cs}|^{D\to K}=0.9589(23)^{\rm Expt}(40)^{\rm QCD}(15)^{\rm EW}(05)^{\rm SIB}[95]^{\rm QED}$。该 $|V_{cd}|$ 结果是迄今最精确的，其格点QCD误差首次在半轻子提取中与实验误差处于同一水平。利用BES III近期的测量，我们还给出了基于 $D_s\to K \ell\nu$ 的首次 $|V_{cd}|^{D_s\to K}=0.258(15)^{\rm Expt}(01)^{\rm QCD}[03]^{\rm QED}$ 确定。我们的结果还提供了新的轻子味普适性比 $R^{D\to\pi}=0.98671(17)^{\rm QCD}[500]^{\rm QED}$、$R^{D\to K}=0.97606(16)^{\rm QCD}[500]^{\rm QED}$ 和 $R^{D_s\to K}=0.98099(10)^{\rm QCD}[500]^{\rm QED}$ 的标准模型计算，这些结果与实验测量在 $2\sigma$ 内一致。当我们的 $|V_{cd}|$ 和 $|V_{cs}|$ 提取与 $|V_{cb}|$ 的值结合时，提供了对第二行CKM幺正性最精确的检验，发现与幺正性在一级标准偏差水平上相符。