[論文レビュー] Higher-order Threshold Corrections for Single Top Quark Production

Nikolaos Kidonakis|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、TevatronおよびLHCにおけるシングルトップクォーク生成の高次のソフトグルーオン閾値補正を、NNNLO精度の閾値アンサンブル化を用いて計算している。Tevatron（sチャネル）では最大65%、LHC（sチャネル）では最大55%の顕著な増幅が得られ、ソフトグルーオン効果が閾値近傍で支配的であり、leading orderを超える断面積予測を改善することを示している。

ABSTRACT

I discuss single top quark production at the Tevatron and the LHC. The cross section, including soft-gluon threshold corrections through NNNLO, is presented for each partonic channel. The higher-order corrections provide significant contributions to the single top cross sections at both colliders.

研究の動機と目的

• ハドロン衝突におけるシングルトップクォーク生成の高次のソフトグルーオン補正を計算すること。
• αsのNNNLOまでにまで拡張した閾値アンサンブル化の影響を、t、s、およびtWチャネルで評価すること。
• ソフトグルーオン補正を正確なNLO結果とマッチングさせ、改善された断面積予測を提供すること。
• 閾値増幅QCD補正の文脈において、スケールおよびPDFの不確実性を定量化すること。

提案手法

• αsのNNNLOまでにまで、ソフトグルーオン補正をNLL精度で閾値アンサンブル化により計算する。
• 一ループ計算においてイケオナル近似を適用し、対数的展開における係数を導出する。
• ln^l(s4/m_t^2)/s4+、δ(s4)、およびスケール依存項（μR、μF）を含むd2σ/dt duの式を導出する。
• 結合定数のランダム化にβ0 = (11CA - 2nf)/3を用い、CF = (Nc² - 1)/(2Nc)、CA = Nc（Nc = 3）を用いる。
• ソフトグルーオン補正を正確なNLO断面積にマッチングさせ、精度を向上させる。
• 数値的結果にはMRST 2004 NNLOパートン分布関数を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ソフトグルーオン補正は、TevatronおよびLHCにおけるシングルトップクォーク断面積にどのように影響を与えるか？
• RQ2 異なる部分的チャネルにおけるNNNLO閾値補正は、断面積をどの程度増幅させるか？
• RQ3 TevatronおよびLHCのt、s、およびtWチャネルにおいて、K要因（高次の項/LO比）はどのように変化するか？
• RQ4 スケールおよびPDFの不確実性は、最終的な断面積予測にどのように影響を与えるか？
• RQ5 どのチャネルで閾値近似が完全なQCD補正と比較して有効とされるか？

主な発見

• Tevatronでは、sチャネルのシングルトップ生成はNNNLO補正で最大65%増幅し、mt = 170 GeVでσ = 0.56 ± 0.03 pbとなる。
• Tevatronのtチャネルでは補正が小さい（最大約15%増幅）、mt = 170 GeVでσ = 1.17 ± 0.06 pbとなる。
• LHCでは、sチャネルのシングルトップ生成は最大55%増幅し、mt = 170 GeVでσ_top = 8.0+0.6/-0.5 pbとなる。
• LHCのtWチャネルでは約60%の増幅が見られ、mt = 170 GeVでσ = 44 ± 5 pbとなり、支配的チャネルとなる。
• LHCのtチャネルではソフトグルーオン補正が信頼性が低い。正確なNLO結果のみを更新し、mt = 170 GeVでσ_top = 152 ± 6 pbとなる。
• 本稿は、tおよびsチャネルではシングルアンチトップ生成断面積がトップ生成と同一であることを確認しているが、tWチャネルでは電荷共役対称性のため異なる。