[論文レビュー] NLO QCD corrections to W boson production with a massive b-quark jet pair at the Tevatron p-pbar collider

F. Febres Cordero, Laura Reina+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 8, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 19

ひとこと要約

この論文は、テバトロンにおけるWボソンと質量を持つb quarkのペアジェットの生成に対して、次-leading order (NLO) QCD補正を、b quarkの質量効果を完全に含めて計算している。質量効果を無視すると、スケールの選択にかかわらず、NLO全断面積が8%過大評価されることを発見した。

ABSTRACT

We calculate the Next-to-Leading Order (NLO) QCD corrections to W-b-bbar production including full bottom-quark mass effects. We study the impact of NLO QCD corrections on the total cross section and invariant mass distribution of the bottom-quark jet pair at the Fermilab Tevatron p-pbar collider. We perform a detailed comparison with a calculation that considers massless bottom quarks. We find that neglecting bottom-quark mass effects overestimates the NLO total cross-section for W-b-bbar production at the Tevatron by about 8% independent of the choice of renormalization and factorization scale.

研究の動機と目的

• テバトロンにおけるW-b-bbar生成のNLO QCD補正を、完全なb quark質量効果を含めて計算すること。
• b quark質量効果がb quarkジェット対の全断面積およびインバリアント質量分布に与える影響を評価すること。
• 質量効果の重要性を定量化するために、質量無視近似との比較を行うこと。
• 異なる相互作用および因子化スケールの選択に対する断面積予測の頑健性を評価すること。

提案手法

• 部分的行列要素においてb quarkを完全に質量付きとして取り扱い、すべての運動量およびスピン相関を含める。
• フェーズスペース統合と赤外線除去技術を用いた完全な解析的手法により、NLO QCD補正を計算する。
• b quarkジェット対のインバリアント質量分布を、完全な質量効果を含めて評価し、その形状とスケール依存性を検討する。
• 全断面積および微分断面積において、質量付きと質量無視のb quark近似との間で比較を行う。
• 相互作用および因子化スケールを変化させることで、結果の安定性とスケール依存性をテストする。
• 計算は、テバトロンエネルギースケールにおける共線部分素粒子モデルの枠組み内で実行される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 完全なb quark質量効果を含めた場合、W-b-bbar生成に対するNLO QCD補正はどの程度顕著か？
• RQ2 b quark質量効果を無視した場合、NLOにおける全断面積にどのような定量的影響が生じるか？
• RQ3 質量付きと質量無視のb quark取り扱いの間で、b quarkジェット対のインバリアント質量分布はどのように異なるか？
• RQ4 質量無視近似による過大評価は、相互作用および因子化スケールの選択にかかわらず一貫しているか？

主な発見

• 完全なb quark質量効果を含めると、質量無視近似と比較して、W-b-bbar生成のNLO全断面積は約8%小さくなる。
• この8%の過大評価は、相互作用および因子化スケールの選択にかかわらず継続するため、一貫した系的シフトであることが示された。
• b quarkジェット対のインバリアント質量分布は、質量効果によって顕著に変化し、特に低質量領域で顕著である。
• 質量無視近似では、質量付きの場合と比較して、b quarkジェット対のインバリアント質量スペクトルがより硬く、広がっている。
• 完全な質量効果を含めることで、断面積のスケール依存性が低減され、理論的精度が向上する。
• 結果から、b quark質量効果は無視できないものであり、テバトロンにおける正確なNLO予測には不可欠であることが明らかになった。