[論文レビュー] Predictions for multi-particle final states with SHERPA

T. Gleisberg, Stefan Hoeche+5 more|ArXiv.org|Sep 10, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 7被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、CKKW規定を用いて階層的行列要素とパートンシャワーを一貫して統合する次世代のイベントジェネレータSHERPAを提示する。この手法により、ハドロン衝突におけるマルチジェット最終状態の正確なシミュレーションが可能となる。TevatronおよびLHCにおけるW/Z + ジェット生成のNLO QCD予測および実験データと優れた一致を示し、マルチ粒子最終状態における高次のQCD補正の体系的な取り扱いの有効性を検証する。

ABSTRACT

In this contribution the new event generation framework SHERPA will be presented, which aims at a full simulation of events at current and future high-energy experiments. Some first results related to the production of weak vector bosons in association with jets at the Tevatron and the LHC will be discussed.

研究の動機と目的

• 高エネルギー加速器における複雑なマルチ粒子最終状態をシミュレートできる堅牢でオブジェクト指向のイベントジェネレータの開発。
• マルチジェット過程における固定オーダー行列要素とパートンシャワーを一貫して組み合わせる課題に取り組み、二重カウントを回避するとともに、赤外安全性を保持する。
• TevatronおよびLHCにおけるW/Z + ジェット生成に関して、確立されたNLO計算および実験データとSHERPAフレームワークの整合性を検証する。
• 新しい物理探索における信号の発見とバックグラウンド推定に不可欠な標準模型過程の正確なシミュレーションを可能にする。

提案手法

• マルチジェット生成の階層的行列要素とパートンシャワーをCKKW統合規定を用いて統合し、ジェット多重度にわたる一貫性を確保する。
• ハード散乱行列要素の生成にAMEGIC++を用い、標準模型、MSSM、ADDモデルを完全にカバーし、IsajetによるSUSYスケーラムおよび将来のLHAPDFインタフェースをサポートする。
• 初期状態および最終状態の両方のパートンシャワーをAPACIC++で統合し、重いクォークのサドコフ形式因子を用いて精度を維持する。
• パートンシャワーのスケール進化を再スケーリングするために、αsおよびサドコフ因子を用いた行列要素の再重み付けを適用する。
• ジェット再構築にk⊥クラスタリングアルゴリズムを用い、排他的ジェットサンプルを定義するための分離カット（Q_cut = 20 GeV）を実装する。
• MCFMによるNLO計算およびD0/CDFデータと比較することで、包含的および排他的ジェットpT分布およびボソンの横運動量スペクトルの妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SHERPAにおけるCKKW統合規定は、完全なNLO計算に依存せずに、W/Z + ジェット生成のNLO QCD予測を正確に再現できるか？
• RQ2 SHERPAの一次行列要素にパートンシャワー統合を適用した場合、WおよびZボソンの横運動量分布に対する実験データとの一致度はどの程度か？
• RQ3 統合手順にサドコフ形式因子とスケール設定を組み込むことで、高次の計算との一致度がどの程度向上するか？
• RQ4 SHERPAは複数のジェット多重度にわたる包含的ジェットスペクトルを信頼性高くシミュレートできるか、かつ固定オーダー結果と一貫性を保っているか？
• RQ5 マルチジェット最終状態において、因子化および再正則化スケールの選択にどの程度感度があるか？

主な発見

• Tevatron Run IIにおけるW + 1ジェットおよびZ + 2ジェットのSHERPA予測は、MCFMによるNLO QCD結果と非常に良好に一致しており、特にサドコフ形式因子の導入と適切なスケール設定を経て、その一致度が向上している。
• LHCにおけるW+ + 1ジェットおよびW+ + 2ジェットの包含的ジェットpT分布は、SHERPAによってNLO計算と定数K要因の範囲内で一致しており、ジェット多重度にわたる堅牢性が示された。
• Tevatron Run IにおけるWおよびZボソンの横運動量スペクトルのSHERPAシミュレーションは、単純な定数K要因によるスケーリングを経て、D0およびCDFデータと非常に良好に一致した。
• CKKW手法による行列要素とパートンシャワーの統合は、NLOにおける分布の緩和（高pTジェットの抑制）を正確に再現できており、排他的サンプルにおける高pTジェットの抑制を正しく捉えている。
• SHERPAにおける初期状態パートンシャワーの組み込みにより、ハドロン初期状態の正確なシミュレーションが可能となり、プロトン–プロトンおよびプロトン–アンチプロトン衝突への応用範囲が拡大された。
• マルチジェット最終状態においてフレームワークは体系的に一貫しており、分離スケールQ_cutの変更に対しても結果が安定しており、統合手順の堅牢性が確認された。