[論文レビュー] Top Quark Production.

Nikolaos Kidonakis|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 27被引用数 108

ひとこと要約

この論文は、因子分解および正則化群の進化から導かれた、ハドロン衝突におけるトップクォーク生成の次々次の高次項（NNLO）のソフトグルーオンの再結合形式を提示する。eikonal近似における二ループのソフト異常次元を計算し、トップ対および単一トップ生成、およびトップと関連する最終状態における全断面積および微分断面積に対するNNLO補正を定量化する。

ABSTRACT

I discuss top quark production in hadronic collisions. I present the soft-gluon resummation formalism and its derivation from factorization and renormalization-group evolution, and two-loop calculations of soft anomalous dimensions in the eikonal approximation. I discuss the contributions of next-to-next-to-leading order (NNLO) soft-gluon corrections to the total cross sections and top-quark transverse momentum and rapidity distributions for top-antitop pair production, and for single-top production in the $t$ and $s$ channels and in association with a $W$ boson or a charged Higgs boson.

研究の動機と目的

• ハドロン衝突におけるトップクォーク生成の体系的なソフトグルーオン再結合形式を構築すること。
• 因子分解および正則化群の進化の原則から再結合フレームワークを導出すること。
• トップクォーク過程におけるeikonal近似での二ループソフト異常次元を計算すること。
• NNLOソフトグルーオン補正が全断面積および微分断面積に与える影響を評価すること。
• トップ対生成、tチャネルおよびsチャネルにおける単一トップ生成、およびWボソンまたは電荷付きヒッグス粒子と関連するトップ生成にまで分析を拡張すること。

提案手法

• 高エネルギー散乱における短距離および長距離寄与を分離するために因子分解定理を用いる。
• ソフトグルーオン放出に起因する大きな対数項を再結合するために正則化群の進化を適用する。
• ソフト極限における二ループソフト異常次元を計算するためにeikonal近似を用いる。
• ソフトグルーオン再結合形式を用いて、全断面積および微分断面積に対する対数補正を再結合する。
• Wボソンまたは電荷付きヒッグス粒子と関連するトップクォークを含む過程への形式の拡張を行う。
• 横運動量およびラピディティ分布の再結合断面積をNNLO精度で導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NNLOソフトグルーオン補正は、ハドロン衝突におけるトップ対生成の全断面積にどのように影響するか？
• RQ2 二ループソフト異常次元は、トップクォーク生成における対数補正の再結合にどのような影響を及えるか？
• RQ3 NNLO補正は、単一トップおよびトップ対最終状態におけるトップクォークの横運動量およびラピディティ分布をどのように修正するか？
• RQ4 ソフトグルーオン補正は、Wボソンまたは電荷付きヒッグス粒子と関連するトップクォーク生成にどの程度影響を与えるか？
• RQ5 eikonal近似は、トップクォーク生成の文脈で二ループソフト異常次元を計算可能にする仕組みは何か？

主な発見

• ソフトグルーオン再結合形式は、因子分解および正則化群の進化から一貫して導出されており、高次の補正のための信頼できるフレームワークを提供する。
• eikonal近似における二ループソフト異常次元が計算され、対数的増幅の高精度な再結合が可能になった。
• NNLOソフトグルーオン補正は、トップ対生成の全断面積に顕著な修正を加え、理論的精度を向上させる。
• 特に高運動量領域および前後方向領域において、トップクォークの横運動量およびラピディティ分布に顕著な補正が加わる。
• 形式は、tチャネルおよびsチャネルにおける単一トップ生成、およびWボソンまたは電荷付きヒッグス粒子と関連するトップ生成に対しても成功裏に拡張された。
• NNLO補正の組み込みにより、トップクォーク生成の理論的予測の精度が向上し、標準模型の高精度な検証に不可欠である。