[論文レビュー] Single top and top pair production

Nikolaos Kidonakis|arXiv (Cornell University)|Dec 12, 2012

Antenna Design and Optimization参考文献 21被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、LHCおよびテバトロンにおけるシングルトップおよびトップ対生成のソフトグルーオン補正について、pQCDにおけるモーメント空間の再結合を用いて、次々に次に高い対数項（NNLL）の再結合を提示する。この手法により、近似的な次々に次に高い順序（NNLO）の微分断面積が得られ、全断面積、トップの横方向運動量、および急速度分布において、実験データと極めて良好な一致が得られ、LHCおよびテバトロンの両エネルギー領域で正確なNNLO結果と1%未満の差異にとどまる。

ABSTRACT

I present results for single-top and top-pair production at the LHC and the Tevatron. Higher-order two-loop corrections are used to achieve NNLL resummation, which is then used to derive NNLO soft-gluon corrections. Results are presented for total cross sections, top transverse momentum distributions, and top rapidity distributions. All results are in excellent agreement with data from the LHC and the Tevatron. I also clarify the differences between various methods in top-pair production and their relation to exact NNLO results.

研究の動機と目的

• ハドロン衝突におけるシングルトップおよびトップ対生成断面積の高次のQCD補正を用いた正確な理論的予測を計算すること。
• トップクォーク生成過程における部分的閾値近傍での大きな対数補正の課題に対処すること。
• 単一粒子インクリューシブな運動量空間における二重微分断面積に対して、モーメント空間再結合の正確さと信頼性を示すこと。
• 異なる再結合手法の間の不一致を明確にし、正確なNNLO結果を近似するうえでモーメント空間アプローチの優位性を確立すること。

提案手法

• 部分的閾値のモーメント空間におけるソフトギャップの二ループ異常次元を用いて、ソフトグルーオン補正のNNLL再結合を実行する。
• 因子化およびランゲル・グループの発展を用いて、形式 ln^k(s4/m²)/s4 の対数的増幅を体系的に再結合する。
• 再結合された断面積を展開することにより、全断面積および微分分布の両方に有効な近似的なNNLO微分断面積を導出する。
• シングルトップのすべての主要生成チャネル（tチャネル、sチャネル、tW生成）およびトップ対のq q-barおよびg g融合への適用。
• LHCおよびテバトロンの実験データを、全断面積、pT、急速度分布を含む複数の観測量と照合して結果を検証する。
• モーメント空間pQCDアプローチをSCETや全断面積再結合と比較し、理論的および数値的利点を強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モーメント空間におけるNNLL再結合は、LHCおよびテバトロンにおけるトップクォーク生成の正確なNNLO結果をどの程度正確に近似するか？
• RQ2 ソフトグルーオン補正がシングルトップおよびトップ対生成断面積および運動量分布に及ぼす数値的影響は何か？
• RQ3 特にモーメント空間pQCDとSCET、または全断面積再結合とを比較した場合、異なる再結合手法の正確さと理論的一致性はいかがなっているか？
• RQ4 ソフトグルーオン近似は、異なる加速器エネルギーおよび生成モードにおいてどの程度有効に保たれるか？
• RQ5 全断面積再結合と比較して、1PI運動量空間における二重微分再結合の理論的および数値的利点は何か？

主な発見

• モーメント空間におけるNNLL再結合は、LHCおよびテバトロンの両エネルギー領域で、正確なNNLO結果と1%未満の差異で近似的なNNLO断面積を提供する。
• 7 TeVでのtチャネルシングルトップ断面積は65.9+2.1−0.7+1.5−1.7 pbであり、ATLASおよびCMSのデータと極めて良好に一致する。
• 8 TeVでのtW−関連生成断面積は11.1±0.3±0.7 pbであり、ATLASおよびCMSの測定値と正確に一致する。
• 8 TeVでのトップ対断面積は234+10−7±12 pbであり、LHCのデータおよび正確なNNLO結果234 pbと整合的である。
• LHCにおけるトップクォークのpTおよび急速度分布の正規化された形は、CMSのデータと良好に一致し、理論モデルの妥当性が裏付けられる。
• 本研究で用いられた手法は、1PI運動量空間における二重微分的取り扱いのおかげで、全断面積再結合よりもより正確で情報量の多い近似を提供する。