来自格点 QCD 的 Roper 道中 pion-核子散射研究

我们展示了正宇称核子道中 $N\pi$ 散射的格点 QCD 研究，实验上令人困惑的 Roper 共振态 $N^*(1440)$ 即位于此道。该研究基于 PACS-CS 规范场组态系综，采用 $N_f=2+1$ Wilson-clover 动力学费米子，$m_\pi \simeq 156~$MeV，$L\simeq 2.9~$fm。除了一些 $qqq$ 插值场外，我们还实现了 $p$ 波 $N\pi$ 和 $s$ 波 $N\sigma$ 算符。在质心系中，我们在 1.65 GeV 以下发现了三个本征态。它们分别由 $N(0)$、$N(0)\pi(0)\pi(0)$（与 $N(0)\sigma(0)$ 混合）和 $N(p)\pi(-p)$（其中 $p\simeq 2\pi/L$）主导，动量在括号中给出。这是首次在该道中发现预期多强子态的模拟。在纯弹性 $N\pi$ 散射近似下，实验的 $N\pi$ 相移将意味着对于我们的格点尺寸，在 Roper 质量 $m_R\simeq 1.43~$GeV 附近存在一个额外的本征态。我们没有观察到任何这样的额外本征态，这表明仅凭 $N\pi$ 弹性散射并不能产生一个低能的 Roper 态。与其他道的耦合，尤其是与 $N\pi\pi$ 的耦合，似乎对产生 Roper 共振态很重要，这强化了该态可能是一个动力学生成共振态的观念。我们的结果与大多数先前仅基于 $qqq$ 插值算符、未在 1.65 GeV 以下发现 Roper 本征态的格点研究一致。包含三粒子衰变 $N\pi\pi$ 的耦合道散射研究仍然是一个挑战。