[논문 리뷰] Higher-order Threshold Corrections for Single Top Quark Production

Nikolaos Kidonakis|arXiv (Cornell University)|2007. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 테바트론과 LHC에서 단일 top 쿼크 생성에 대한 고차수 소프트 글루온 임계 보정을 계산하며, αs에 대해 NNNLO 정확도까지 임계 보정을 수행한다. Tevatron(s-채널)에서 최대 65%, LHC(s-채널)에서 최대 55%의 상당한 증가를 발견하여, 임계 근처에서 소프트 글루온 효과가 지배적이며, 1차 순서를 초월한 단면적 예측을 향상시킴을 보여준다.

ABSTRACT

I discuss single top quark production at the Tevatron and the LHC. The cross section, including soft-gluon threshold corrections through NNNLO, is presented for each partonic channel. The higher-order corrections provide significant contributions to the single top cross sections at both colliders.

연구 동기 및 목표

• 하드론 충돌기에서 단일 top 쿼크 생성에 대한 고차수 소프트 글루온 보정을 계산하기 위해.
• αs에 대해 NNNLO까지의 임계 보정을 통해 t, s, tW 채널에서의 영향을 평가하기 위해.
• 소프트 글루온 보정을 정확한 NLO 결과에 매칭하여 향상된 단면적 예측을 제공하기 위해.
• 임계 증강 QCD 보정의 맥락에서 스케일 및 PDF 불확실성의 정도를 정량화하기 위해.

제안 방법

• αs에 대해 NNNLO까지의 소프트 글루온 보정을 NLL 정확도로 임계 보정을 통해 계산한다.
• 일차 순서 계산을 위해 이케논 근사를 적용하여 로그 전개의 계수를 유도한다.
• ln^l(s4/m_t^2)/s4+, δ(s4), 및 스케일에 의존하는 항(μR, μF)을 포함한 d2σ/dt du의 표현식을 유도한다.
• 변화하는 결합 상수를 위해 β0 = (11CA - 2nf)/3을 사용하고, CF = (Nc² - 1)/(2Nc), CA = Nc이며 Nc = 3으로 설정한다.
• 정확한 NLO 단면적 결과에 소프트 글루온 보정을 매칭하여 정확도를 향상시킨다.
• 수치적 결과에 대해 MRST 2004 NNLO 파arton 분포 함수를 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 소프트 글루온 보정은 테바트론과 LHC에서 단일 top 쿼크 단면적에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 다른 부분 채널에서 NNNLO 임계 보정은 단면적을 어느 정도 향상시키는가?
• RQ3 Tevatron과 LHC에서 t, s, tW 채널에서 K-요인(고차수/LO 비율)은 어떻게 변화하는가?
• RQ4 스케일 및 PDF 불확실성은 최종 단면적 예측에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 완전한 QCD 보정과 비교할 때 어느 채널에서 임계 근사가 타당한가?

주요 결과

• 테바트론에서 s-채널 단일 top 생성은 NNNLO 보정으로 최대 65% 증가를 보이며, mt = 170 GeV일 때 σ = 0.56 ± 0.03 pb가 된다.
• 테바트론의 t-채널에서는 보정이 더 작으며(최대 약 15% 증가), mt = 170 GeV일 때 σ = 1.17 ± 0.06 pb가 된다.
• LHC에서 s-채널 단일 top 생성은 최대 55% 증가를 경험하며, mt = 170 GeV일 때 σ_top = 8.0+0.6/-0.5 pb가 된다.
• LHC의 tW 채널은 약 60% 증가를 보이며, mt = 170 GeV일 때 σ = 44 ± 5 pb로, 주요 채널이 된다.
• LHC의 t-채널에서는 소프트 글루온 보정이 덜 신뢰할 수 있으며, 오직 정확한 NLO 결과만 업데이트되어 mt = 170 GeV일 때 σ_top = 152 ± 6 pb가 된다.
• 논문은 t 및 s-채널에서는 단일 반탑 생성 단면적이 탑 생성과 동일하며, tW 채널에서는 전하 쌍대칭으로 인해 다름을 확인한다.