[論文レビュー] NLO QCD+EW for V+jets

Marek Schönherr, Stefan Kallweit+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 6, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 2

ひとこと要約

本稿では、LHCにおけるベクトルボソン＋ジェットの次-leading-order (NLO) 電弱 (EW) 矯正を自動化し、SHERPA+OPENLOOPSを介してNLO QCDマルチジェット結合フレームワークに統合した。近似的なNLO EW矯正、特にスダコフ型の効果がイベントジェネレータに信頼性を持って組み込まれることを示し、高pT領域におけるQCDに類似したK要因の大きな値を是正し、完全なパートンシャワー整合を伴うLHCランIIの分析に向けた精度物理学を可能にする。

ABSTRACT

In this contribution recent results regarding the NLO electroweak corrections for vector boson production in association with jets are presented. Besides discussing the phenomenology of the fixed-order results, their corporation in existing NLO QCD parton shower matched and merged calculations, which can directly be used in experimental analyses, will be shown.

研究の動機と目的

• LHCにおけるハドロン衝突におけるベクトルボソン＋ジェット生成のNLO電弱矯正を計算および自動化すること。
• 背中合わせのジェット＋W状態に起因する固定順序NLO QCD+EW計算における物理的に不自然な大きなQCDに類似したK要因の問題を解決すること。
• 現実的なイベント生成に向け、近似的なNLO EW矯正をNLO QCDマルチジェット結合フレームワークに統合する実用的な手法を開発・検証すること。
• パーツオンシャワー整合を伴う粒子レベルイベントジェネレータに統合することで、実験的解析への直接的な利用を可能にすること。

提案手法

• 自動化されたMUNICH+OPENLOOPSおよびSHERPA+OPENLOOPSフレームワークを用いて、NLO QCDおよびEW矯正のリノーマライズド1ループ行列要素を計算する。
• SHERPAにおけるMEPS@NLOマルチジェット結合アルゴリズムを用い、NLO QCD結果とパーツオンシャワーをマッチングする。B関数を、仮想NLO EW矯正および近似された実発光矯正を含める形に拡張する。
• ハイブリッドB関数を導入：Bn,QCD+EWvirt(Φn) = Bn,QCD(Φn) + Vn,EW(Φn) + In,EW(Φn) + Bn,mix(Φn)。ここで、Vn,EWおよびIn,EWはそれぞれ仮想および統合された実発光EW矯正を表す。
• 固定順序計算における不自然な大きな矯正を抑えるために、背中合わせのジェット構成（例：∆φ < 3π/4）に対してバイトを設ける。
• MUNICHおよびSHERPAを用いた独立した計算により結果を検証し、数値的一致性を確認する。
• Qcut依存性の研究を用いて、結合手順におけるキャンセルされない対数的発散を最小限に抑える安定性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 13 TeVでのW+jets生成において、NLO電弱矯正はWボソンおよび主要ジェットの横運動量分布にどのように影響を与えるか？
• RQ2 なぜ固定順序NLO QCD+EW計算では高pT領域で物理的に不自然なK要因が現れるのか、そしてその是正法は何か？
• RQ3 近似的なNLO EW矯正をNLO QCDマルチジェット結合およびパーツオンシャワーに一貫して統合することは可能か？その結果、ジェット多重度にわたる物理的挙動が保たれるか？
• RQ4 高多重度最終状態における全体的な電弱矯正に、補助的ボーン項貢献がどのように影響を与えるか？
• RQ5 MEPS@NLOフレームワークにおける結合スケールQcutに対して、結果はどの程度安定か？

主な発見

• NLO QCD矯正のみでは、高横運動量（pT > 1 TeV）領域でWボソン断面積が数パーセント以上増加するが、これは主にジェット＋W状態からの実放射による寄与による。
• NLO EW矯正の導入により、これらの物理的に不自然なK要因が低減され、背中合わせのジェット構成（例：∆φ < 3π/4）に対してバイトを設けることで、典型的なスダコフ型挙動が回復される。
• W+2jおよびW+3j最終状態では、NLO EW矯正は補助的ジェットおよびWボソンに対して小さくなり、ジェット順位が高くなるほど矯正の大きさが減少する。
• SHERPAのMEPS@NLOフレームワークを用いた結合NLO QCD+EW計算は、Wボソンおよび主要ジェットのTeVスケールの横運動量挙動を正しく再現し、高pT領域のアーチファクトを是正する。
• 本手法は、広い範囲（10–200 GeV）のQcutに対してほとんど依存しないことが示され、近似の堅牢性および安定性を示している。
• 本実装はSHERPA-2.2.1に公開されており、NLO QCD+EW精度を備えた完全に現実的な、検出器シミュレーション可能なイベント生成がV+jets過程で可能になる。