[論文レビュー] Resummation of jet mass with and without a jet veto

R. Kelley, Matthew D. Schwartz+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 2, 2011

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 20

ひとこと要約

本稿では、高エネルギー衝突におけるジェット質量分布に対するソフト関数の再因子化を提示し、次に次に高い対数（NNLL）精度での大きな対数の再結合を可能にする。小さなジェット半径 R の場合、再結合された分布が固定順序計算と一致することを示し、ジェット遮断やモンテカルロ近似に依存せずに、現象論的に正確なジェット質量予測が可能になることを検証する。

ABSTRACT

Calculating the distribution of jet masses in high-energy collisions is challenging because fixed-order perturbation theory breaks down near the peak region, and because multiple scales complicate the resummation. To avoid using a jet veto, one can consider inclusive observables, in which every particle is in a jet. We demonstrate that calculating the mass of the hardest jet in multijet events can be problematic, and we give an example of an inclusive observable, asymmetric thrust, which can be resummed to next-to-next-to-leading logarithmic accuracy. Exclusive observables with out-of-jet regions are more complicated. Even for e+e- dijet events at energy Q, to calculate the mass m of jets of size R, one must impose a veto on the energy omega of extra jets to force dijet kinematics; then there are both log m/Q and log m/omega singularities. To proceed, we suggest a refactorization of the soft function in the small R limit. To justify this refactorization, we show that the expansion of the resummed distribution is in excellent agreement with fixed order. This motivates considering the expansion around small R as a useful handle on producing phenomenologically useful resummed jet mass distributions. The strong evidence we give for refactorization at small R is independent of non-global logarithms, which are not the subject of this paper.

研究の動機と目的

• 高エネルギー加速器におけるジェット質量分布の大きな対数補正を再結合する課題に対処すること。
• 次に次に高い対数精度を超えるジェットサブストラクチャ観測量を体系的かつ理論的に計算するための方法を開発すること。
• 非対称なスラストのような包含的観測量を導入することで、排他的なジェット質量測定におけるジェット遮断に依存しないようにすること。
• 固定順序計算との一致を通じて、小さな R におけるソフト関数の再因子化を検証すること。
• LHC データと直接比較可能な次に次に高い対数（NNLL）レベルでのジェット質量再結合を可能にすること。

提案手法

• ジェット質量分布をハード関数、ジェット関数、ソフト関数に因子化するために、ソフトコラインアーリー有効理論（SCET）を用いる。
• 複数のスケールと対数特異性を扱うために、小さなジェット半径 R の極限におけるソフト関数の再因子化を提案する。
• SCET分布のNNLO展開を導出し、非アーベル指数化、ソフト再因子化、および異常次元からの寄与を明示的に分離する。
• 再結合された分布を固定順序結果と比較することで、再因子化アプローチの妥当性を検証する。
• 非対称スラスト観測量を、遮断付き排他的観測量の代替として有効な包含的代替手段として導入する。
• 再因子化後、特定の色構造において ω（余分なジェットエネルギー）依存性がキャンセルされることを示し、一貫性を確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 小さな R におけるソフト関数の再因子化が、ジェット質量分布の NNLL 再結合を達成できるか？
• RQ2 再因子化手順が、再結合された分布と固定順序計算との一致に与える影響は何か？
• RQ3 非対称スラストのような包含的観測量が、遮断付き排他的観測量にどの程度置き換え可能か？
• RQ4 非グローバル対数はジェット質量分布にどのような役割を果たし、観測量の選択によって回避可能か？
• RQ5 特定の色構造における ω 依存性のキャンセルは、提案された再因子化の妥当性を確認するものか？

主な発見

• 小さな R におけるソフト関数の再因子化により、再結合されたジェット質量分布が NNLO で固定順序計算と定量的に一致することが示された。
• 再因子化後、$C_F C_A$ および $C_F n_f T_F$ 色構造において ω 依存性がキャンセルされ、一貫性が確認され、理論的不確かさが低減された。
• $C_F^2$ 色構造では ω 依存性が残っており、ソフト関数の構造が色特異性構造に依存することを示している。
• $C_F C_A$ チャネルにおける非グローバル対数寄与が明示的に計算され、$R = 1/2$ で消えることが示され、小さな R 近似の妥当性が検証された。
• 非対称スラスト観測量が、遮断付き排他的ジェット質量測定の代替として、再結合可能な包含的代替手段として同定された。
• 結果は、非グローバル対数に依存しない強力な再因子化アプローチの妥当性を裏付け、ジェットサブストラクチャの NNLL 精度での予測を可能にする。