[論文レビュー] Higgs and SUSY Particle Production at Hadron Colliders

Michael Spira|ArXiv.org|Nov 11, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 21

ひとこと要約

この論文は、ハドロン衝突型加速器におけるヒッグス粒子および超対称性（SUSY）粒子生成の理論的状態をレビューし、次-leading-order（NLO）および次々-leading-order（NNLO）QCD補正に焦点を当てる。高次のQCD補正が断面積を10–90%まで著しく増大させ、理論的不確実性を10–15%にまで低減することを示しており、これはLHCおよびテバトロン実験の予測を安定化させる。

ABSTRACT

The theoretical status of Higgs boson and supersymmetric particle production at hadron colliders is reviewed with particular emphasis on recent results and open problems.

研究の動機と目的

• テバトロンおよびLHCにおけるヒッグス粒子およびSUSY粒子生成の理論的状態を評価し、高次のQCD補正に焦点を当てる。
• NLOおよびNNLO QCD補正がヒッグス粒子およびSUSY粒子の生成断面積に与える影響を定量化する。
• 高次の補正を組み込むことで、断面積予測の理論的不確実性を10–15%の水準にまで低減する。
• パートン密度関数セットおよびスケール依存性が理論的予測の安定化に果たす役割を評価する。
• ハドロン衝突型加速器における実験的発見に関連する生成メカニズムおよび崩壊チャネルについて包括的な概要を提供する。

提案手法

• ハドロン衝突型加速器におけるヒッグス粒子およびSUSY粒子生成過程のQCD補正について詳細なレビューを実施する。
• 完全な2ループQCD補正（NLO）および最近の重いトップクォーク近似における完全なNNLO計算を適用する。
• 高次の効果を推定するために、ソフトグルーオンの再結合と有効場理論の近似を用いる。
• スケール依存性およびパートン密度関数セットの変動を評価し、理論的不確実性を検証する。
• LO予測とNLOおよびNNLO結果を比較することで、K要因の増加と安定化の程度を定量化する。
• 既存の計算と発表済みの結果との照合を行い、初期の研究における矛盾を解消する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NLOおよびNNLO QCD補正は、LHCおよびテバトロンにおけるヒッグス粒子生成断面積にどのように影響を与えるか？
• RQ2 高次の補正は、ヒッグス粒子およびSUSY粒子生成における理論的不確実性をどの程度低減するか？
• RQ3 ヒッグス粒子質量およびMSSMパラメータに応じて、グルーオン融合および関連生成過程のK要因はどのように変化するか？
• RQ4 SUSY–QCD補正は、ストップ、チルディンォ、ニュートラリノ、およびグルーギノ＝ガウジノ対生成断面積にどのような影響を与えるか？
• RQ5 スケール依存性およびパートン密度関数セットは、理論的予測の安定性と正確性にどのように影響を与えるか？

主な発見

• NLOおよびNNLO QCD補正により、ヒッグス粒子生成断面積は10–90%増加し、NNLO結果ではスケール不確実性が10–15%に安定化する。
• 重いトップクォーク近似における完全なNNLO計算は、以前のソフトグルーオン再結合の推定値を10–15%の精度で確認する。
• SUSY–QCD補正により、ストップ対生成断面積は最大40%まで増加し、NLO段階でスケール依存性が10–15%にまで低減される。
• チルディンォおよびニュートラリノ生成断面積はNLO段階で10–40%増加し、理論的不確実性は10–15%にまで低減される。
• グルーギノ＝ガウジノ関連生成断面積は、LHCではNLO補正で10–20%増加し、テバトロンでは最大3%減少する。
• スケールおよびパートン密度関数セットの変動に起因する理論的不確実性は、NLO段階で一貫して10–15%にまで低減され、安定的かつ信頼性のある予測であることが示される。