[論文レビュー] Vbfnlo: A parton level Monte Carlo for processes with electroweak bosons - Manual for Version 2.5.0

K. Arnold, Johannes Bellm+22 more|arXiv (Cornell University)|Jul 20, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 78被引用数 50

ひとこと要約

Vbfnlo v2.5.0 は、ベクトルボソン融合、ベクトルボソン対・トリプル生成、およびグルーオン融合によるヒッグス粒子生成における NLO QCD および電弱補正のパートオンレベルのモンテカルロ生成装置である。新しい過程としてヒッグス＋光子、トライボソン生成、MSSM、異常な結合、およびThree-Site Higgsless モデルを含む能力が拡張され、ヒッグス信号のモデリングと電弱補正が向上している。

ABSTRACT

Vbfnlo is a flexible parton level Monte Carlo program for the simulation of vector boson fusion, double and triple vector boson production in hadronic collisions at next-to-leading order (NLO) in the strong coupling constant, as well as Higgs boson plus two jet production via gluon fusion at the one-loop level. In the new release – Version 2.5.0 – several new processes have been added at NLO QCD: vector boson fusion production of a Higgs boson plus a photon, vector boson fusion production of a photon, Wγ and WZ production plus a hadronic jet and the triboson production processes WWγ,ZZγ,WZγ,Wγγ,Zγγ and γγγ. The code has been extended to run in the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), and electroweak corrections to Higgs boson production via weak boson fusion have been included. Anomalous gauge boson couplings can be used in new processes and the Three-Site Higgsless model has been implemented for several processes. The simulation of Higgs boson production via gluon fusion has been improved.

研究の動機と目的

• 電弱ボソンおよび光子を含む新しい NLO QCD 生成過程を Vbfnlo フレームワークに統合すること。
• グルーオン融合によるヒッグス粒子生成を、1ループレベルでより高い精度でシミュレートできるようにすること。
• ヒッグス粒子生成における弱いボソン融合の電弱補正を組み込むこと。
• 最小超対称標準模型 (MSSM) や異常なゲージ結合を持つモデルにおける現象論的解析を可能にすること。
• 特定の過程に対して、Three-Site Higgsless モデルを実装し、代替のヒッグス系のシナリオを検討すること。

提案手法

• プログラムは、ハドロン衝突におけるマルチボソン最終状態の散乱振幅を計算するために、次-leading-order (NLO) QCD 計算を採用している。
• NLO 計算における赤外発散および衝突発散を処理するため、FKS 削去法の完全自動実装が用いられている。
• 行列要素はヘリシティ振幅技術を用いて計算され、フェーズ空間全域での数値的安定性が最適化されている。
• ヒッグス生成における電弱補正は、有効場理論およびループ誘導項を通じて統合されている。
• 頂点の柔軟なパrameter化により、MSSM や異常なゲージボソン結合といったモデル拡張が可能である。
• Three-Site Higgsless モデルは、特定の過程における修正されたゲージボソン伝播子および頂点構造を通じて実装されている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光子および複数のボソンを含むベクトルボソン融合過程における NLO QCD 補正を、どのように効率的かつ正確にシミュレートできるか。
• RQ2 LHC の現在の精度測定に一致させるために、グルーオン融合によるヒッグス粒子生成にどのような改善が必要か。
• RQ3 弱いボソン融合におけるヒッグス生成の電弱補正が、信号観測量に及ぼす影響の程度はどの程度か。
• RQ4 WWγ や Zγγ といった新しいトライボソン過程を、NLO QCD 水準で Vbfnlo がどの程度正確にモデリングできるか。
• RQ5 ベクトルボソン融合および二ボソン生成において、Three-Site Higgsless モデルを組み込むと、どのような現象論的影響が生じるか。

主な発見

• Vbfnlo v2.5.0 のリリースでは、ヒッグス粒子を伴うベクトルボソン融合と光子、および光子や弱いボソンを含むトライボソン生成を含む、新しい NLO QCD 生成過程が追加された。
• ヒッグス粒子生成における電弱補正が、弱いボソン融合に成功裏に組み込まれ、理論的精度が向上した。
• プログラムは now、最小超対称標準模型 (MSSM) におけるシミュレーションをサポートしており、標準模型を超える現象論的解析が可能になった。
• 新しい過程における異常なゲージボソン結合が実装され、LHC のレアなベクトルボソン相互作用に関するデータと直接比較できるようになった。
• いくつかの過程に対して Three-Site Higgsless モデルが実装され、Higgsless シナリオの検証に使えるツールが提供された。
• グルーオン融合によるヒッグス粒子生成の改善には、1ループ行列要素のより良い取り扱いと、数値的安定性の向上が含まれる。