[論文レビュー] Implementation of SANC EW corrections in WINHAC Monte Carlo generator

D.Y. Bardin, S. Bondarenko+3 more|ArXiv.org|Jun 24, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、LHCにおけるチャージドカレントDrell–Yan過程のための、SANCシステムからの1ループ電弱(EW)補正をWINHACモンテカルロイベントジェネレータに統合した成功事例を提示する。サブパーミリレベルの精密な比較を通じて、WINHACにSANCモジュールを組み込んだ結果、全微分断面積および微分分布についてSANCの結果を再現していることが示され、LHCにおける精度物理学のための実装が検証された。

ABSTRACT

In this paper we describe a check of the implementation of SANC system generated modules into the framework of the WINHAC Monte Carlo event generator. At this stage of work we limit ourselves to inclusion of complete one-loop electroweak corrections to the charged-current Drell--Yan process. We perform tuned comparisons of the results derived with the aid of two codes: 1) the standard SANC integrator with YFS-inspired treatment of the ISR QED corrections and 2) the WINHAC generator, upgraded with the SANC electroweak modules and downgraded to the O(α) QED corrections. The aim of these comparisons is to prove the correctness of implementation of the SANC electroweak modules into the WINHAC generator. This is achieved through the presented tuned comparisons.

研究の動機と目的

• SANCシステムからの1ループ電弱補正をWINHACモンテカルロイベントジェネレータに統合すること。
• 厳密な数値的比較を通じて、WINHACにおけるSANCモジュール実装の正しさを検証すること。
• LHCにおけるWボソン生成の精度シミュレーションを可能にし、O(α)レベルの完全な電弱補正を含めること。
• 他のモンテカルロジェネレータのベンチマークとして、SANC補正を備えたWINHACを確立すること。
• 異なる正規化スキーム（αおよびGμ）およびレプトン最終状態（e, μ）において、実装をテストすること。

提案手法

• O(α)レベルの電弱補正を受けるチャージドカレントDrell–Yan過程に対する、SANC標準SANC FORTRANモジュール（SSFM）を生成した。
• WINHACジェネレータにSANC電弱モジュールを統合し、比較のためQED補正をO(α)レベルに簡略化した。
• 同一のカットとパラメータを用いて、SANCのスタンドアロン統合器とWINHACにSANCモジュールを搭載したバージョンとの間で、精密な照合を実施した。
• 検出器に類似したカットを適用：ℓのpT > 20 GeV、|η(ℓ)| < 2.5、および最終状態のνのpT > 20 GeV。
• 因子化および正規化スケールにMRST2004QED parton密度関数を用い、μ² = M²Wとした。
• 相対的補正δEW = (σNLO / σLO) − 1を計算し、横方向質量MTW、pT(ℓ)、|η(ℓ)|の分布を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SANCで生成された1ループ電弱補正は、WINHACモンテカルロジェネレータに正しく一貫して統合可能か？
• RQ2 WINHACにSANCモジュールを搭載した結果は、スタンドアロンのSANC統合器の結果とどの程度一致するか？
• RQ3 αおよびGμ正規化スキームにおける電弱補正の振る舞いはどのように異なり、両スキーム間で一致が保たれるか？
• RQ4 フェルミオン質量効果（例：ミュオン質量）は、両コード間の一致にどのような影響を及えるか？
• RQ5 WINHACにSANC補正を組み込んだ結果は、他のモンテカルロジェネレータのWボソン生成における信頼できるベンチマークとして機能可能か？

主な発見

• SANC電弱モジュールをWINHACに統合した結果、全断面積および微分分布においてパーミリ未満の一致が達成された。
• 電子チャンネルでは、αスキームにおける相対的弱補正δweakはSANCで5.7223(2)%、WINHACで5.7220(3)%となり、優れた一致が確認された。
• Gμスキームでは、δweakはSANCで−0.1175(2)%、WINHACで−0.1177(0)%となり、わずかな補正であるが一貫性が確認された。
• ミュオンチャンネルでは、δweakはSANCで5.7286(2)%、WINHACで5.7220(2)%であり、0.01%レベルのずれが見られた。これは質量処理の差異に起因すると考えられる。
• MTW、pT(ℓ)、|η(ℓ)|の分布は、両コードおよび両スキーム間で0.01%以内で一致しており、絶対的偏差Δ = W − Sも同程度のレベルにあった。
• これらの結果は、WINHACにSANCモジュールを搭載したものが、O(α)レベルの完全な電弱補正を含むLHCにおけるWボソン生成の精度シミュレーションに適していることを確認した。