[論文レビュー] The SM and NLO multileg working group: Summary report

T. Binoth, G. Dissertori+93 more|University of North Texas Digital Library (University of North Texas)|Mar 5, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用数 114

ひとこと要約

本稿では、モンテカルロイベントジェネレータと1ループ行列要素プログラムの間の標準化されたインターフェースを提示し、e+e−衝突におけるNLO QCD計算においてBlackHat、Rocket、MadFKSの間でその実装が成功したことを示している。LHAインターフェースにより、異なるプログラミング言語やツール間でのシームレスな統合が可能となり、ハドロンおよびレプトン衝突における高エネルギー物理学の精度計算における自動化と再現可能性が著しく向上した。

ABSTRACT

This report summarizes the activities of the SM and NLO Multileg Working Group of the Workshop "Physics at TeV Colliders", Les Houches, France 8-26 June, 2009.

研究の動機と目的

• 高エネルギー物理学における精度QCD計算のため、モンテカルロイベントジェネレータと1ループ行列要素プログラムの間で標準化され、相互運用可能なインターフェースを確立すること。
• 異なる言語（C++とFortran）で書かれた多レグNLO計算における多様なソフトウェアツールの統合の課題に対処すること。
• 共通の出力形式と呼び出し規約を定義することで、自動化、再現性、共同作業の向上を図ること。
• BlackHat、Rocket、MadFKSを用いたe+e− → ジェット過程における実用的実装を通じて、インターフェースの妥当性を検証すること。
• LHCおよび将来の衝突加速器物理学の文脈において、高次の計算やより複雑な過程への将来的な拡張を支援すること。

提案手法

• LHA（レ・フーチュ・アコール）インターフェースを用いて、モンテカルロプログラムと1ループ行列要素プログラムの間で共通の呼び出し規約を定義する。
• 引数の参照渡し、配列のメモリレイアウト（行優先と列優先）、名前マングリング（アンダースコアと大文字小文字の区別）の違いを処理することで、C++とFortranコードをリンクする。
• 契約ファイルのファイルパス処理を正しく行うために、FortranからC++にヌル終端文字列を渡す。
• C++でextern "C"を使用してシンボル名のマングリングを防ぎ、Fortranサブルーチンとの正しくリンクを保証する。
• 入力として運動量、スケール、結合定数を受ける標準化されたサブルーチン呼び出しにより、仮想行列要素の二乗値を計算し返す。
• kTアルゴリズムとEスケーム再結合を用いて、√s = MZにおけるe+e−衝突における2、3、4ジェット生成過程で実装を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 C++およびFortranベースの1ループ行列要素プログラムとモンテカルロジェネレータの間で、堅牢でポータブルな統合を達成するにはどうすればよいか？
• RQ2 NLO計算において、異なる言語で書かれたツールをリンクする際の主な技術的課題は何か？
• RQ3 LHAのような標準化されたインターフェースは、異なるソフトウェアフレームワーク間で一貫性があり、再現可能な結果を保証できるか？
• RQ4 実際のe+e−衝突におけるマルチジェット過程において、このインターフェースはNLOでどの程度の性能を示すか？
• RQ5 このインターフェースは、将来の精度QCD計算における自動化と標準化にどのような影響を及えるか？

主な発見

• LHAインターフェースは、BlackHat（C++）とMadFKS（Fortran）の間で相互運用性を成功裏に実現し、異なる言語間での正しくリンクされ、実行されることを示した。
• 引数の参照渡し、配列レイアウトの違い、シンボル名マングリングといった言語固有の問題を、一貫した結果を得られる形で処理した。
• e+e− → 2および3ジェット過程における包含的cosθおよびスラスト分布のNLO予測は、LOと比較して顕著な補正を示し、実装の数値的正確性が検証された。
• e+e− → 3および4ジェット過程におけるCおよびDパラメータをNLOで計算し、LOと比較したところ、実験データとの一致が向上した。
• インターフェースは堅牢で拡張可能であり、同様の基準を使用する他のOLPまたはMCコードをリンクする際に、追加の問題は想定されない。
• 結果から、主要なソフトウェアフレームワーク間で、標準化され、自動化され、ポータブルなNLO計算が今や可能であることが確認された。