[論文レビュー] NLO QCD+EW automation and precise predictions for V+multijet production

Stefan Kallweit, Jonas M. Lindert+3 more|arXiv (Cornell University)|May 21, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 6被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、OpenLoops、Sherpa、Munichツールにおける次-leading order (NLO) 量子色力学 (QCD) および電弱 (EW) 補正の完全自動化フレームワークを提示し、LHCにおけるV+マルチジェット生成の高精度な予測を可能にする。NLO EW補正がW+マルチジェットおよびZ/γ+ジェット過程に顕著な影響を及えることが示され、特に高エネルギー尾部においてSudakov対数のため、-30%から-60%の効果が生じ、Run-IIにおけるLHCの高精度物理学のためのEW補正の組み込みの必要性を強調する。

ABSTRACT

In this talk we present a fully automated implementation of next-to-leading order electroweak (NLO EW) corrections in OpenLoops together with Sherpa and Munich. As a first application, we present NLO QCD+EW predictions for the production of positively charged W bosons in association with up to three jets and for the production of a Z boson or photon in association with one jet.

研究の動機と目的

• OpenLoops+Sherpa/MunichパイプラインにおけるNLO QCDおよび電弱補正の完全自動化フレームワークの開発。
• QCDとEW振幅の干渉効果を含む、LHCにおける高多重度の標準模型過程の高精度な予測の実現。
• NLO EW補正がW+マルチジェットおよびZ/γ+ジェット生成に与える影響の評価。これは新しい物理探索の主要なバックグラウンドである。
• 高エネルギー・マルチジェット最終状態における摂動的収束性および理論的不確実性の評価。

提案手法

• ラグランジアンに基づく普遍的再帰アルゴリズムを用いて、OpenLoopsにおける完全NLO EW補正の実装。ループ運動量情報の完全保持およびCollierテンソル還元による数値的安定性の確保。
• R2有理項およびUV特異性のオンシェル正規化を含む、すべてのO(α)電弱ファインマン規則の組み込み。
• 重い不安定粒子の複素質量仕様を統合し、ユニタリティと整合性を確保。
• MunichおよびSherpa内での赤外線減算、フォースペース統合、プロセスの管理の自動化。
• スケール変動を用いた理論的不確実性の推定。また、NLO QCD+EWと分解可能なNLO QCD×EW予測の比較により、二重ループ補正の欠落を調査。
• W+1j生成におけるジェット遮断を適用し、困難な運動学的領域での摂動的収束性を向上。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 13 TeVにおけるW+マルチジェット生成の微分的分布に、NLO電弱補正がどのように影響を与えるか？
• RQ2 NLO QCD+EW補正は、NLO QCD単独と比較して、高多重度最終状態における摂動的収束性をどの程度改善するか？
• RQ3 Z+1jとγ+1j生成におけるNLO EW補正はどのように異なるか。また、モノジェット探索におけるZ/γ比に与える影響は？
• RQ4 Sudakov対数が、V+マルチジェット過程の高pT尾部におけるEW補正をどのように強化するか？
• RQ5 これらの過程において、スケール変動による理論的不確実性は、NLO EW補正の大きさと比べてどの程度か？

主な発見

• W+1j生成におけるNLO QCD補正は、高pT尾部で10倍以上にまで増大し、摂動的収束性が著しく悪いことが示唆される。一方、EW補正は正の値を取り、最大+30%に達する。
• W+2jおよびW+3j生成では、NLO QCD補正は小さく安定しており、Wおよび2番目のジェットのpTが1 TeVに達する領域で、典型的なSudakov抑制により-30%から-60%のEW補正が観測される。
• 8 TeVにおけるZ+1jおよびγ+1j生成では、1 TeVでそれぞれ-20%および-8%のNLO EW補正が得られ、Z/γ pT比に10%の顕著なシフトがEW効果によって生じる。
• Z+1jとγ+1j生成の比はQCD補正に対しては安定（<10%）であるが、EW補正は一貫して10%のシフトを引き起こし、CMS Moriond 2015データと整合的である。
• NLO QCD+EWと分解可能なNLO QCD×EW予測の差は、特にW+1j生成において、非自明な二重ループEW-QCD補正の欠落を示唆する。
• W+3j生成では、NLO QCD補正は全H_T^tot範囲で安定しており、TeVスケールでEW補正がNLO QCDのスケール不確実性を超える。