[論文レビュー] Electroweak corrections to b-jet and di-jet production

Andreas Scharf|ArXiv.org|Oct 1, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、LHCにおけるbジャットおよび二ジャット生成における次-leading orderの電弱補正を提示し、それらが横運動量分布に与える影響を計算している。高pT領域において顕著な負の弱い補正（-10%〜-14%）が得られ、統計的不確実性を上回っており、特にシングルおよびダブルbタグイベントにおいて検出可能な効果を示しており、14 TeVのLHCエネルギーにおける精度の高いQCDおよびBSM物理学の研究に寄与する。

ABSTRACT

Simultaneously with the turning-on of the Large Hadron Collider (LHC) the data taking for jet production rates will start. The study of these production rates is an important test of the Standard Model in the new energy regime accessible at the LHC. In order to discriminate possible extensions of the Standard Model accurate theoretical predictions are needed. We investigate the next-to-leading order weak corrections for bottom-quark jet and di-jet production at the LHC and find detectable effects in transverse momentum distributions.

研究の動機と目的

• LHCにおけるbジャットおよび二ジャット生成の次-leading order電弱補正を計算すること。
• 高エネルギーのジャット生成における横運動量分布における弱い補正の検出可能性を評価すること。
• 実験的データにおける電弱効果が統計的不確実性を上回るかどうかを評価すること。
• シングルとダブルbタグイベント、および二ジャット最終状態における弱い補正の影響を比較すること。
• TeVスケールでの標準模型の検証および新しい物理学の研究のための高精度な理論予測を提供すること。

提案手法

• 電弱理論におけるNLOで、仮想ボックス図と実際の放射の寄与を組み合わせて弱い補正を計算した。
• パートン分布関数（PDFs）と、パートオンのフラクションのランクとパートオンの断面積の畳み込みによる因子化された断面積を用いた。
• 検出器の受容性を模倣するため、横運動量カットを50 GeVに設定し、エネルギーが不足したジャットを除外した。
• ベースラインとして、微分断面積をLOで用い、赤外発散の減算により補正を計算した。
• √s = 14 TeVおよび10 TeVでの数値的評価を行い、エネルギー依存性と信号強度の比較を実施した。
• 弱い補正の検出可能性を評価するため、200 fb⁻¹の光度に基づいて統計的不確実性を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCにおけるbジャット生成に対する次-leading order電弱補正はどの程度顕著か？
• RQ2 高pT領域におけるbジャットの横運動量分布に対する弱い補正は、統計的不確実性を上回るか？
• RQ3 bジャット生成におけるシングルとダブルbタグイベントにおける弱い補正の違いは何か？
• RQ4 高pTにおける二ジャット生成に対する電弱補正の大きさと形状は何か？
• RQ5 現在の光度と感度を考慮した場合、電弱効果は実験的データで解像可能か？

主な発見

• シングルbタグイベントでは、電弱NLO補正により、pT = 2 TeVでLOのpT分布が最大で-14%まで低下する。
• ダブルbタグイベントでは、pT = 2 TeVで相対補正が-14%に達し、Sudakov対数および仮想的トップクォークの寄与により特徴的な形状を示す。
• シングルbタグではpT ≈ 1.5 TeVまで、ダブルbタグでは1 TeVまで、弱い補正が統計的不確実性を上回る。
• 補正は負であり、pTが増加するにつれて絶対値が増大し、高エネルギー域ではSudakov対数が支配的である。
• 二ジャット生成では、相対的な弱い補正は負であり、pT > 1 TeVで-10%〜-12%に達し、bジャット生成と同様の定性的な振る舞いを示す。
• √s = 10 TeVでも補正の影響は定性的に類似しているが、絶対的な断面積は2倍以上低下する。