[論文レビュー] Parton showering effects in central heavy-boson hadroproduction

Michal Deák, A. Grebenyuk+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 28, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 17被引用数 7

ひとこと要約

本稿は、LHCにおける中心的スカラー bosonのハドロプロダクションにおける大角度多グルーオン放射の部分素子ショーに与える影響を、非統合部分素子密度を用いた横運動量順序（k⟂）ショーイングで調査する。k⟂-ショーイングのシミュレーションは、特に横方向および反対側領域において、ミニジェットおよびチャージド粒子の多重度を顕著に増加させ、折りたたみ型ショーイングを上回り、マルチパートン相互作用を含む予測と一致またはそれを上回ることを示し、LHCの素粒子物理学における高度なショーイング手法の必要性を強調する。

ABSTRACT

If large-angle multigluon radiation contributes significantly to parton showers associated with heavy boson production at the LHC, appropriate parton branching methods are required for realistic Monte Carlo simulations of final states. We report on a study illustrating such effects in the case of central scalar-boson production. We comment on the possible impact of such studies on the modeling of multi-parton interactions.

研究の動機と目的

• LHCにおける中心的スカラー boson生成時における大角度多グルーオン放射の部分素子ショーに与える役割を評価すること。
• 横運動量順序部分素子ショーイング（k⟂-ショーイング）が、折りたたみ型順序ショーイングと比較して、最終状態ジェット構造をどれほどよく記述できるかを評価すること。
• k⟂-ショーイングの効果とマルチパートン相互作用の効果を比較し、ジェット多重度分布の再現性を検証すること。
• 非統合部分素子密度および有限k⟂補正が、基礎的イベントおよびミニジェット活動のモデル化に与える影響を検討すること。

提案手法

• gg → h⁰過程の部分素子ショーをシミュレートするために、Cascadeモンテカルロジェネレータをk⟂-ショーイングモードおよび折りたたみ型（DGLAP）モードの両方で使用する。
• 横運動量依存の分裂関数および非統合グルーオン密度を用いて、部分素子分岐における非折りたたみ型・高エネルギー補正をモデル化する。
• k⟂-ショーイングの予測を、マルチパートン相互作用を含むPythiaおよび折りたたみ型ショーイングと比較し、さまざまなジェット横運動量カットに対して分析する。
• ジェットの二重相関および横運動量150 MeV以上のチャージド粒子多重度を、中心的急速度領域で分析し、ショーイングのダイナミクスを調査する。
• 行列要素補正および非統合PDFを組み込み、一次近似の折りたたみ型近似を越えた有限k⟂効果を考慮する。
• ショーイングモデル化の制約のため、epおよびp̄p衝突からの実験的ジェット-ジェット相関データと照合して結果を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大角度多グルーオン放出は、LHCにおける中心的ヒッグス粒子生成時における部分素子ショーの構造をどの程度変化させるか？
• RQ2 k⟂-順序部分素子ショーイングは、折りたたみ型順序ショーイングと比較して、ジェット多重度および角度相関をどれほどよく再現できるか？
• RQ3 マルチパートン相互作用を含むPythiaと比較して、k⟂-ショーイングは観測されたジェット活動を再現可能か、あるいはそれを上回るか？
• RQ4 非統合部分素子密度および有限k⟂補正は、ミニジェットおよびチャージド粒子多重度にどの程度の寄与を果たすか？
• RQ5 これらのショーイング効果は、高多重度最終状態における基礎的イベントおよびソフト放射のモデル化にどのように影響を与えるか？

主な発見

• k⟂-ショーイングジェネレータであるCascadeは、φ平面の横方向および反対側領域において、特に折りたたみ型ショーイングよりも顕著に高いミニジェット多重度を予測する。
• Eₜ > 15 GeVの場合、Cascadeのk⟂モードはマルチパートン相互作用を含まないPythiaよりも高い活動を示し、反対側領域ではマルチパートン相互作用を含むPythiaと同等またはそれを上回る。
• Eₜカットを5 GeVに低下させた場合、Cascadeはマルチパートン相互作用を含まないPythiaよりも高い活動を示すが、マルチパートン相互作用効果を含むPythiaには及ばない。これは、ショーイングからの摂動的ハード放射の始まりを示唆する。
• pₜ > 150 MeVのチャージド粒子多重度は、非統合PDFの完全な進化を考慮したCascadeにおいて、マルチパートン相互作用を含まないPythiaよりも顕著に高い。これは、ショーイングがソフト寄与に対しても重要であることを示している。
• k⟂-ショーイングによる二重ジェットの方位角相関は、実験データとよく一致しており、特に逆方向（Δϕ ≈ 180°）および小角度間隔（Δϕ ≈ 30°）領域で顕著である。これに対して折りたたみ型ショーイングは一致しない。
• 本研究は、非統合PDFおよび有限k⟂補正が、高エネルギーハドロプロダクションにおけるミニジェット活動および基礎的イベント構造の現実的なモデル化に不可欠であることを示している。