[論文レビュー] HEJ 2.2: W boson pairs and Higgs boson plus jet production at high energies

Jeppe R. Andersen, B. Ducloué+7 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2023

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 32被引用数 2

ひとこと要約

HEJ 2.2 は、同一電荷の W ボソン対生成および複数のジェットを伴うプロセス、および1つ以上のジェットを伴うヒッグス粒子生成に対して高エネルギー下での再結合を実装した、改良されたモンテカルロイベントジェネレータである。固定順序予測と高エネルギー対数のすべての順序での再結合を高度なマッチングインターフェースを介して組み合わせることで、従来の摂動論的理論が失敗する高多重ジェット過程においても高精度なシミュレーションを可能にする。

ABSTRACT

We present version 2.2 of the High Energy Jets (HEJ) Monte Carlo event generator for hadronic scattering processes at high energies. The new version adds support for two further processes of central phenomenological interest, namely the production of a W boson pair with equal charge together with two or more jets and the production of a Higgs boson with at least one jet. Furthermore, a new prediction for charged lepton pair production with high jet multiplicities is provided in the high-energy limit. The accuracy of HEJ 2.2 can be increased further through an enhanced interface to standard predictions based on conventional perturbation theory. We describe all improvements and provide extensive usage examples. HEJ 2.2 can be obtained from https://hej.hepforge.org.

研究の動機と目的

• 2つ以上のジェットを伴う同一電荷の W ボソン対生成に対して、高エネルギー再結合を実装する High Energy Jets (HEJ) フレームワークの拡張。
• 2つ以上のジェットに限定されていた従来の2ジェット最小要件を満たさない1ジェットを伴うヒッグス粒子生成に対しても、高エネルギー再結合を可能にする。
• 固定順序マッチングがもはや実行不可能な高多重ジェットを伴うチャージドレプトン対生成に対して、純粋な再結合予測を提供する。
• 固定順序ジェネレータとのインターフェースを強化し、次-leading order (NLO) での微分的再重み付け、低pTジェットフィルタリング、および広範な入力イベントファイルのストリーミングを可能にする。

提案手法

• HEJ フレームワークを用いて、部分的中心系エネルギーにおける大きな対数を再結合し、すべての順序で ˆs/p⊥^2 の対数を再結合する。
• 再結合された行列要素を、複雑な最終状態に複数のジェットを含むことができる柔軟なモンテカルロイベントジェネレータに統合する。
• 従来の固定順序ジェネレータとのマッチングインターフェースを拡張し、次-leading order (NLO) での微分的再重み付けを可能にする。
• 低運動量のジェットをフィルタリングするための新機能と、多様な入力イベントフォーマットのストリーミングを導入する。
• 従来2つ以上のジェットに限定されていたが、1ジェットを伴うヒッグス粒子生成に対しても高エネルギー再結合をサポートする。
• 高多重ジェットを伴うレプトン対生成に対して、仮想光子またはZボソンを介した純粋な再結合予測を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2つ以上のジェットを伴う最終状態における同一電荷の W ボソン対生成に対して、高エネルギー再結合を効果的に拡張できるか？
• RQ2 2つ以上のジェットを必要としていなかった従来の制限を解除し、1ジェットを伴うヒッグス粒子生成に対しても高精度な高エネルギー再結合を達成できるか？
• RQ3 固定順序マッチングが計算的に不可能になる高多重ジェットを伴うプロセスにおいて、高エネルギー再結合と固定順序予測をどのように組み合わせられるか？
• RQ4 HEJ と固定順序ジェネレータ間のインターフェースにどのような改善を加えることで、微分的再重み付けや低pTジェットフィルタリングといった高度な機能をサポートできるか？
• RQ5 多くのジェットを伴うレプトン対生成に対して、固定順序計算の制限を避けて信頼性の高い純粋な再結合予測を生成できるか？

主な発見

• HEJ 2.2 は、2つ以上のジェットを伴う同一電荷の W ボソン対生成に対して、高エネルギー再結合を成功裏に実装し、高エネルギー領域における高精度な予測を可能にした。
• このフレームワークは、従来2ジェット以上が必須であった制限を解除し、1ジェットを伴うヒッグス粒子生成をサポートするようになった。
• 高多重ジェットを伴うチャージドレプトン対生成に対して、固定順序マッチングの制限を克服した純粋な再結合予測が可能になった。
• 強化されたインターフェースにより、次-leading order (NLO) での微分的再重み付けが可能となり、実験データとの高精度な比較が可能になった。
• 低運動量のジェットをフィルタリングする機能と、より広範な入力イベントファイルフォーマットのストリーミングをサポートするようになったことで、利用性と外部ツールとの統合性が向上した。
• HEJ 2.2 は https://hej.hepforge.org で公開されており、Docker およびソースインストールのオプションが用意されており、包括的なドキュメンテーションとテスト手順を備えている。