[논문 리뷰] Rates of Jets Produced in Association with W and Z Bosons

K. S. Grogg|arXiv (Cornell University)|2011. 10. 02.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 4인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 CMS 데이터 36.1 pb⁻¹를 사용하여 7 TeV 프로톤-프로톤 충돌에서 W 및 Z 보손과 함께 생성된 제트의 정밀 측정을 제시한다. 제트 다중도 분포를 전개하고, 단면적 비율을 측정하며, Berends-Giele 스케일링을 시험하여, MadGraph+Pythia 시뮬레이션과 표준모형 예측과의 양호한 일치를 발견한다.

ABSTRACT

Presented here is a study of jets produced in association with vector bosons production in pp collisions at \surds = 7 TeV using the full CMS 2010 data set, corresponding to an integrated luminosity of 36 \pm 1.4 pb-1. The transverse energy distribution of the reconstructed leading jets is measured and compared to theoretical expectations. The jet multiplicity distributions are corrected for efficiency and unfolded. The ratios of multiplicities, σ(V+ \geq n jets)/σ(V+ \geq (n - 1) jets) and σ(V+ \geq n jets)/σ(V) where n stands for number of jets, are also presented along with the first test of the Berends-Giele scaling at \surds = 7 TeV.

연구 동기 및 목표

• √s = 7 TeV에서 W 및 Z 보손과 함께 제트를 포함한 생성에 대해 σ(V + ≥n 제트)/σ(V) 및 σ(V + ≥n 제트)/σ(V + ≥(n−1) 제트)의 단면적 비율을 측정하기 위해.
• 2010년 CMS 런의 데이터를 사용하여 V+jets 생성에서 Berends-Giele 스케일링을 시험하기 위해.
• 검출기 효과를 전개하고, 효율성 및 피로율 보정을 통해 제트 다중도 분포를 보정하기 위해.
• Z2 및 D6T 튜닝을 사용한 MadGraph+Pythia 시뮬레이션 이론 예측과 결과를 비교하기 위해.
• 포괄적 W/Z 단면적에 대한 비율을 측정하여 시스테마틱 불확실성을 줄이기 위해.

제안 방법

• 모든 부속 검출기에서의 입자 흐름 물체에 기반한 R = 0.5인 반-kt 알고리즘을 사용하여 재구성된 제트.
• 제트 에너지 보정(JEC) 및 피로율 완화 기법을 적용하여 제트 에너지 및 반응을 보정하기 위해.
• 검출기 분辩 및 효율성 효과를 보정하기 위해 SVD 정규화를 사용한 베이지안 전개 방법을 사용하기 위해.
• 신호 선택을 위해 전자/미온 식별 및 인variant 질량 컷을 적용하여 W+jets 및 Z+jets 사건을 분리하기 위해.
• 배경을 억제하고 신호 순도를 향상시키기 위해 렙톤 및 Eₜ/ₜ로부터의 횡방향 질량 MT를 계산하기 위해.
• 매트릭스 요소 생성에 대해 MadGraph를 사용하고, 파르톤 샤워링에는 Pythia를 사용하며, 기본 이벤트 모델링에 Z2 튜닝을 적용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 √s = 7 TeV에서 측정된 포괄적 제트 다중도 비율 σ(V + ≥n 제트)/σ(V)는 이론 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ2 W+jets 및 Z+jets 최종 상태에서 비율 σ(V + ≥n 제트)/σ(V + ≥(n−1) 제트)는 Berends-Giele 스케일링을 얼마나 잘 따르는가?
• RQ3 Z2 및 D6T 튜닝을 사용한 MadGraph+Pythia 시뮬레이션은 관측된 제트 다중도 및 횡방향 운동량 스펙트럼을 얼마나 잘 기술하는가?
• RQ4 전개 및 제트 수세기 절차에서 지배적인 시스템적 불확실성의 원천는 무엇인가?
• RQ5 특히 고제트 다중도에서 표준모형과의 상당한 이격은 V+jets 단면적 비율에서 관측되는가?

주요 결과

• 측정된 주요 제트 횡방향 운동량 스펙트럼은 Z2 튜닝을 사용한 MadGraph+Pythia 시뮬레이션과 양호한 일치를 보였다.
• 고제트 다중도에서 Pythia 시뮬레이션은 데이터를 잘 기술하지 못하지만, Z2 튜닝을 사용한 MadGraph+Pythia는 양호한 일치를 보였다.
• Berends-Giele 스케일링 피팅 결과, W+jets의 경우 β ≈ 0이며 1표준편차 불확실성 범위에 있으며, Z+jets의 경우 β ≈ 0.5σ로 나타나 표준모형과 일치하였다.
• W+jets 및 Z+jets의 α 및 β 매개변수는 통계적 불확실성 범위 내에서 상호 일치하며, MadGraph 예측과도 일치하였다.
• 제트 에너지 스케일(JES) 및 전개 절차에서 기인한 시스템적 불확실성은 오차 막대로 표시되었으며, 주로 JES 및 전개 변동성에 의해 지배되었다.
• 전개 불확실성은 베이지안 및 SVD 방법을 사용하여 추정하였으며, 시뮬레이션 모델(예: MadGraph 대비 Pythia) 및 튜닝(Z2 대비 D6T)을 변화시켜 검증하였고, 결과는 강건성을 보였다.