[論文レビュー] Parton shower contributions to jets from high rapidities at the LHC

Michal Deák, F. Hautmann+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 29, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 16被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、LHCにおける高迅速度領域におけるジェット生成に、QCDパートンシャワーが顕著に影響することを調査している。特に、有限な横運動モーメントム効果と非共線的放出の影響が中心的である。Cascade、Powheg、Pythiaといったモンテカルロジェネレータを異なるモードで使用し、特に高横運動モーメントム領域において、非摂動的パートン分布関数と横運動モーメントム依存の分岐に高い感度を示すため、パートンシャワーが中央ジェットのジェット構造を支配することが示された。

ABSTRACT

We discuss current issues associated with the dependence of jet distributions at the LHC on the behavior of QCD parton showers for high rapidities.

研究の動機と目的

• LHCにおける高迅速度領域におけるQCDパートンシャワーがジェット生成に与える影響を調査すること。
• 有限な横運動モーメントム補正と非共線的マルチパートン放出が、マルチスケール運動量領域におけるジェット分布に与える影響を評価すること。
• 異なるモンテカルロジェネレータ（Cascade、Powheg、Pythia）が、シャワーモードやパートン相互作用条件の変化に応じてジェット構造をどの程度再現できるかを比較すること。
• 高迅速度領域におけるジェット観測量の形状を規定する非摂動的パートン分布関数と横運動モーメントム依存分岐の役割を評価すること。
• 高エネルギー・マルチスケール過程におけるジェット再構築と理論的モデル化に与えるインパクトを、ニュートリノ探索に必要な新物理探索と関連付けて理解すること。

提案手法

• 有限な横運動モーメントム効果を含むパートンシャワーをシミュレートするため、k⟂-シャワー・モンテカルロジェネレータCascadeを用いた。
• NLOマッチドPowhegジェネレータをPythiaおよびHerwigのパートンシャワーとインターフェースし、シャワーモード有無の結果を比較した。
• R=0.4のSisconeジェットアルゴリズムを用いてジェットを再構築し、ジェットとその出発パートンとの間のΔR分布を計算した。
• Pythiaを2つのモード（複数パートン相互作用あり（tune P1）となし（nompi））で使用し、シャワーモードの寄与を分離した。
• シャワーモードなしの状況を基準として、中央ジェットの横運動モーメントムスペクトルを正規化し、シャワーモードの寄与を定量化した。
• 非共線的補正を共線的進化を超えてモデル化するため、非摂動的パートン分布関数と横運動モーメントム依存行列要素を用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 パートンシャワーにおける有限な横運動モーメントム効果が、LHCにおける高迅速度領域のジェット構造にどのように影響を与えるか？
• RQ2 非共線的マルチパートン放出と横運動モーメントム依存分岐は、前方ジェットと関連する中央ジェットのジェット分布にどの程度修正を加えるか？
• RQ3 異なるモンテカルロジェネレータ（Cascade、Powheg+Pythia、Pythia（MPI有/無））は、高迅速度運動量領域におけるジェット観測量をどの程度再現できるか？
• RQ4 高多重度・マルチスケール最終状態におけるジェット生成において、パートンシャワーとハード行列要素の相対的寄与は何か？
• RQ5 高迅速度相関は、中央ジェット分布のシャワーダイナミクスおよび非摂動的パートン分布関数への感受性をどの程度強化するか？

主な発見

• ΔR分布は、中央ジェットおよび前方ジェットの両方で大ΔR領域が強化されており、特にk⟂-シャワーおよびMPIを含むPythiaモードでパートンシャワーの寄与が顕著であることが示された。
• 横運動モーメントムが30 GeVを超える高エネルギー領域では、大ΔRの強化は主に非共線的シャワーモードの寄与によるものであり、複数パートン相互作用の影響ではない。
• シャワーモードを含めた場合、中央ジェットの横運動モーメントムスペクトルに顕著な差が生じ、比が1から著しく逸脱していることから、シャワーモードの支配的寄与が示された。
• NLOマッチドPowhegジェネレータにPythiaおよびHerwigのシャワーをインターフェースした結果、シャワーモードなしの状況と著しく異なる結果が得られ、高迅速度配置におけるシャワーモードの重要性が確認された。
• 高迅速度相関は、非摂動的パートン分布関数と横運動モーメントム依存分岐を通じて、中央ジェット分布のシャワーダイナミクスへの感受性を顕著に増幅する。
• 数値的結果から、特に前方-中央ジェット系において、高多重度最終状態ではパートンシャワー効果がハード行列要素の寄与を上回ることが示唆された。