[論文レビュー] EW corrections to Higgs strahlung at the Tevatron and the LHC with HAWK

Ansgar Denner, S. Dittmaier+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 22, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、テバトロンおよびLHCにおけるヒッグス・ストレーリング過程 pp/p̄p → H+W/Z → H + 2レプトンに対して、モンテカルロイベントジェネレータHAWKに初めて次-leading-order (NLO) 電弱 (EW) 素因数補正を組み込んだものである。高ヒッグス横運動量 (pT,H > 200 GeV) のWH生成において、電弱補正は−15%に達する。これは、ソフト／コリネアなW/Z交換に起因する大きな対数項が微分断面積に顕著な増幅をもたらすためである。

ABSTRACT

We briefly report on the inclusion of NLO QCD and electroweak corrections to the Higgs-strahlung processes pp/ppbar -> HW/Z -> H+2leptons in the Monte Carlo program HAWK. The electroweak corrections, which are at the level of -(5-10)% for total cross sections, further increase in size with increasing transverse momenta (p_T) in differential cross sections. For instance, for p_{T,H}>200GeV, which is the interesting range at the LHC, the electroweak corrections to WH production reach about -15% for M_H=120GeV.

研究の動機と目的

• ヒッグス・ストレーリング過程 pp/p̄p → H+W/Z → H + 2レプトンに対するNLO電弱補正を、完全な運動量情報と共に計算すること。
• これらの補正をHAWKモンテカルロプログラムに実装し、実験的解析に向けた高精度なシミュレーションを可能にすること。
• 特にLHCにおけるブーストしたヒッグス領域において、電弱補正が微分断面積および統合断面積に与える影響を定量化すること。
• 従来の計算の限界を克服し、MH ≈ 2MW, 2MZ の閾値領域を複素質量仕様を用いて適切に取り扱うこと。
• 最終状態の光子の取り扱い方（再結合 vs. ベアレプトン）の違いが補正に与える影響を評価すること。

提案手法

• 元々ベクトルボソン融合過程を対象として設計されたHAWKイベントジェネレータに、NLO電弱補正を統合すること。
• 共鳴するW/Zボソンを一貫して取り扱い、閾値領域の取り扱いを改善するため、複素質量仕様を用いること。
• 2種類の光子処理スキームを実装：完全な分離条件下での「ベアレプトン」と、Rγl < 0.1 における「再結合レプトン」。
• テバトロンおよび7 TeV LHCにおけるヒッグス横運動量 (pT,H) における微分断面積を計算し、現実的な実験的カットを適用すること。
• 初期状態放射線効果を光子分布関数を用いて組み込み、+1% の補正を寄与させること。
• LHCヒッグス断面積作業部会の入力パrameterおよび標準的なカット（pT,l > 20 GeV, |yl| < 2.5, pT,miss > 25 GeV）との整合性を検証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCにおけるヒッグス・ストレーリング過程において、NLO電弱補正はヒッグス横運動量における微分断面積にどのように影響を与えるか？
• RQ2 ブーストヒッグス解析に重要な高pT,H領域において、電弱補正の大きさと運動量依存性は何か？
• RQ3 最終状態の光子の取り扱い方（再結合 vs. ベアレプトン）の違いが、電弱補正の大きさと形状にどのように影響を与えるか？
• RQ4 特にブーストヒッグス領域において、電弱補正がクォーカー補正（QCD補正）を上回る程度はどの程度か？
• RQ5 従来、うまくモデル化されていなかったヒッグス・ストレーリング過程における閾値効果を、複素質量仕様が適切に記述できるか？

主な発見

• MH = 120 GeV で pT,H > 200 GeV のとき、LHCにおけるWH生成において電弱補正は−15%に達する。高横運動量領域で補正が顕著に大きくなる。
• 全断面積において電弱補正は−5%から−10%の範囲にあり、pT,Hが増加するにつれて顕著に増大する。これは、ソフト／コリネアなW/Z交換に起因する大きな対数項が主な要因である。
• 再結合レプトンとベアレプトンの取り扱い方の差は小さい。主な補正は最終状態放射線ではなく、弱い相互作用に起因しているためである。
• テバトロンの包括的サンプルおよび低pT,H LHCサンプルにおいて、電弱補正は−5%から−15%であり、高pT,H領域ではW媒介チャネルで最大となる。
• MH ≈ 2MW, 2MZ の閾値領域が、複素質量仕様の導入により理論的に制御可能となった。これにより、従来の欠陥が解消された。
• 初期状態放射線は追加で+1%の補正を寄与させ、光子分布関数を必要とするが、主な図表には含まれていない。