[論文レビュー] $ZZW$ production at the LHC within large extra dimensions model in next-to-leading order QCD

Chong Chen, Lei Guo+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 20, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

本研究は、次世代の量子色力学（QCD）補正（NLO）を含む、大規模な追加次元（LED）モデルにおけるLHCにおける$ZZW$生成を調査する。NLO QCD効果が、特に現実的なイベント選択条件下で、主要な順序（LO）のLED信号を顕著に抑制することを発見した。これは、LO予測がLED効果を過大評価しており、信頼できる理論的推定には不十分であることを示している。

ABSTRACT

We investigate the possible large extra dimensions (LED) effects induced by the Kaluza-Klein gravitons up to the QCD next-to-leading order (NLO) on $ZZW$ production at the large hadron collider (LHC). The integrated cross sections and some kinematic distributions are presented in both the standard model (SM) and the LED model. The numerical results demonstrate that the NLO QCD corrections are sizeable and remarkably reduce the leading order (LO) LED effect depending strongly on the phase space. The NLO LED relative discrepancies of the total cross section could become sizable for the $ZZW$ production, if we apply proper event selection criteria. We find that the LO result overestimates the LED effect and is insufficient to provide a believable theoretical prediction.

研究の動機と目的

• 大規模な追加次元（LED）モデルにおけるLHCにおける$ZZW$生成に及ぼす影響を、次世代の量子色力学（QCD）補正を用いて評価すること。
• 標準模型（SM）とLEDモデルにおける$ZZW$生成の統合断面積および運動量分布を比較すること。
• NLO QCD補正が、現実的な実験的選択基準下でLED効果への感度をどのように変えるかを評価すること。
• LEDモデルにおける主要な順序（LO）予測が、理論的および現象論的分析に信頼できるものかどうかを特定すること。
• LED誘導による$ZZW$生成の文脈において、LOとNLO予測の相対的差異を定量化すること。

提案手法

• 計算は、Kaluza-Klein（KK）グラビトンの交換を新しい物理的寄与として組み込んだ大規模な追加次元（LED）モデルの枠組み内で実施される。
• 有効場理論的手法を用いて、$ZZW$生成断面積の計算に体系的にNLO QCD補正を組み込む。
• LOおよびNLOにおける完全な$ZZW$生成振幅を計算し、仮想補正および実補正を含む行列要素を用いる。
• フェーズスペース統合は数値的に実行され、LHCの現実的な条件を模倣するためのイベント選択基準が適用される。
• 標準模型とLEDモデルとの間で結果を比較し、合計断面積および微分的分布に注目する。
• LOとNLO予測の相対的差異を、LEDモデル内での信頼性を評価するために定量化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NLO QCD補正は、大規模な追加次元（LED）モデルにおける$ZZW$生成断面積にどのように影響するか？
• RQ2 NLO補正は、$ZZW$生成における主要な順序（LO）のLED信号強度をどの程度低減するか？
• RQ3 フェーズスペース依存性は、LEDシナリオにおけるNLO QCD補正の大きさにどのように影響するか？
• RQ4 現実的なイベント選択基準は、SMバックグラウンドからのLED効果の区別において、NLO補正の重要性を強調するか？
• RQ5 LEDモデルにおける主要な順序予測は、$ZZW$生成における信頼できる理論的予測に十分か？

主な発見

• NLO QCD補正は顕著であり、大規模な追加次元（LED）モデルにおける$ZZW$生成の主要な順序（LO）予測を顕著に低減する。
• 適切なイベント選択基準が適用された際、LEDモデルにおけるLOとNLO予測の相対的差異は顕著になる。
• LO結果は一貫してLED効果を過大評価しており、これはLO計算が正確な理論的予測に不十分であることを示している。
• NLO QCD補正によるLED信号の抑制は、フェーズスペース領域に強く依存しており、特定の運動量配置でより大きな効果が観察される。
• NLO QCD補正を組み込むことで、LHCにおける$ZZW$生成におけるLED信号のより信頼性が高く、より慎重な推定が可能になる。
• 結果から、将来的なLHCにおける$ZZW$生成解析は、NLO QCD補正を組み込むべきであり、そうでなければ大規模な追加次元への感度を過大評価してしまう可能性がある。