[論文レビュー] W/Z + b,bbar/jets at NLO using the Monte Carlo MCFM

John M. Campbell|ArXiv.org|May 22, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、モンテカルロMCFMフレームワークを用いて、W/Z + b-barcおよびW/Z + 2ジェットの次-leading order (NLO) QCD計算を提示し、テバトロンにおけるヒッグス粒子探索のバックグラウンド推定を顕著に改善した。Wb-barcおよびZb-barc過程のK要因はそれぞれ約1.5および1.8であり、ヒッグス信号抽出に不可欠なバックグラウンド正規化および運動学的分布に顕著な放射修正が及ぶことが示された。

ABSTRACT

We summarize recent progress in next-to-leading order QCD calculations made using the Monte Carlo MCFM. In particular, we focus on the calculations of p anti-p -> W b-bbar, Z b-bbar and highlight the significant corrections to background estimates for Higgs searches in the channels WH and ZH at the Tevatron. We also report on the current progress of, and strategies for, the calculation of the process p anti-p -> W/Z + 2 jets.

研究の動機と目的

• テバトロンにおけるヒッグス粒子探索のWHおよびZH崩壊チャネルにおける標準模型バックグラウンド推定の精度を向上させること。
• フェムトバーニアレベルの光度における重いクォークおよびベクトルボソンを含む過程における大きなQCD補正の課題に対処すること。
• モンテカルロMCFMフレームワークを用いて、W/Z + b-barcおよびW+2ジェットのNLO計算を開発・実装すること。
• ヒッグス信号とバックグラウンドの分離に不可欠なb-barc対のインバリアント質量分布へのNLO補正の影響を定量化すること。

提案手法

• p-p-bar → W/Z + b-barcおよびp-p-bar → W+2 jets過程のNLO QCD補正を、モンテカルロMCFMプログラムを用いて計算する。
• 1ループ計算を正確に行うために、ベクトルボソンと4個のパートンを含む仮想行列要素を採用する。
• 計算コストを低減するために、行列要素の簡略化を図るためのカラーデコンポジション技術を適用し、主として1/N項（G₀）に注目する。
• MRS98パートン分布関数と文献に従う標準的なカットを用いて、実験的解析と整合性を保つ。
• LOおよびNLO結果の比較を目的とした、固定の規格化および因子化スケール（μ = 100 GeV）におけるパートンレベルの研究を実施する。
• 実験的再構成効果をモデル化するため、二重bタグ効率（ε_b-barc = 0.45）を組み込む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 テバトロンにおけるヒッグス粒子探索に関連するWb-barcおよびZb-barcバックグラウンドに対するNLO QCD補正の大きさはどの程度か？
• RQ2 これらの補正は、特に100–130 GeVの範囲でb-barc対のインバリアント質量分布にどのように影響を与えるか？
• RQ3 初期状態のグルーオン-グルーオン散乱がZb-barc過程に及ぼす影響はどの程度で、ZH信号-バックグラウンド干渉にどのように関連するか？
• RQ4 MCFMにおけるカラーデコンポジション技術は、W+2ジェット生成における完全なNLO行列要素の信頼性と効率性のある近似を提供できるか？
• RQ5 Wb-barcおよびZb-barc過程のK要因はどのように比較され、ヒッグス信号抽出にどのような意味を持つのか？

主な発見

• NLO補正により、b-barcインバリアント質量スペクトル全域でWb-barcバックグラウンド断面積が約1.5倍に増加し、形状の変化は最小限に抑えられた。
• Zb-barc過程では、100–130 GeV領域でK要因が約1.8に達し、バックグラウンドの顕著な増幅が示された。
• Zb-barc過程におけるgg初期状態の導入により、Wb-barcとは異なり、元来存在しなかったゲージ不変な図が新たに現れ、高エネルギーb-barc最終状態に顕著な影響を与えた。
• LOのカラーデコンポジション構造（G₀）は、W+2ジェット生成において完全な行列要素を強く近似でき、計算速度を向上させつつも十分な精度を維持した。
• NLO補正を無視すると、バックグラウンドが顕著に低く見積もられることとなり、WHおよびZHチャネルにおけるヒッグス信号の有意性に歪みをもたらす可能性がある。
• パートンレベルの研究から、正確なNLO正規化がなければ、信号とバックグラウンドの分布はほとんど区別がつかないことが示され、高次の計算の必要性が強調された。