[论文解读] Higgs and SUSY Particle Production at Hadron Colliders

Michael Spira|ArXiv.org|Nov 11, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 21

一句话总结

本文综述了强子对撞机上希格斯玻色子与超对称（SUSY）粒子产生过程的理论现状，重点分析了近似下一阶（NLO）与近似下一阶下一阶（NNLO）量子色动力学（QCD）修正。结果表明，高阶QCD修正显著提升了截面值，增幅达10%–90%，并将理论不确定性降低至10%–15%，从而稳定了对大型强子对撞机（LHC）与 Tevatron 实验的预测结果。

ABSTRACT

The theoretical status of Higgs boson and supersymmetric particle production at hadron colliders is reviewed with particular emphasis on recent results and open problems.

研究动机与目标

• 评估大型强子对撞机（LHC）与Tevatron上希格斯玻色子与SUSY粒子产生的理论现状，强调高阶QCD修正的影响。
• 量化NLO与NNLO QCD修正对希格斯玻色子与SUSY粒子产生截面的影响。
• 通过引入高阶修正，将截面预测的理论不确定性降低至10%–15%的水平。
• 评估部分子密度方案与尺度依赖性在稳定理论预测中的作用。
• 为强子对撞机实验中相关发现的产生机制与衰变道提供全面概述。

提出的方法

• 对强子对撞机上希格斯玻色子与SUSY粒子产生过程的QCD修正进行了详细综述。
• 应用完整的两圈QCD修正（NLO）以及近期在重顶夸克极限下的全NNLO计算结果。
• 利用软胶子重求和与有效场论近似估算高阶效应。
• 通过评估尺度依赖性与部分子密度方案的差异，评估理论不确定性。
• 将领先阶（LO）预测与NLO及NNLO结果进行比较，量化K因子并评估预测的稳定性。
• 依赖已建立的计算结果，并与已发表文献交叉验证，解决了早期工作中存在的矛盾。

实验结果

研究问题

• RQ1 NLO与NNLO QCD修正如何影响LHC与Tevatron上希格斯玻色子产生截面？
• RQ2 高阶修正在多大程度上降低了希格斯玻色子与SUSY粒子产生过程中的理论不确定性？
• RQ3 胶子融合与伴随产生过程的K因子如何随希格斯玻色子质量与MSSM参数变化？
• RQ4 SUSY–QCD修正对停止、带电惰性粒子、中性子及胶微子-规范玻色子对产生截面有何影响？
• RQ5 尺度依赖性与部分子密度方案如何影响理论预测的稳定性和准确性？

主要发现

• NLO与NNLO QCD修正使希格斯玻色子产生截面增加10%–90%，且NNLO结果使尺度不确定性稳定在10%–15%的水平。
• 在重顶夸克极限下，全NNLO计算结果与早期软胶子重求和估算结果一致，误差在10%–15%以内。
• SUSY–QCD修正使停止对产生截面提升最多达40%，且在NLO下尺度依赖性降低至10%–15%。
• 带电惰性粒子与中性子产生截面在NLO下提升10%–40%，理论不确定性降低至10%–15%。
• 在LHC上，伴随胶微子-规范玻色子产生截面因NLO修正增加10%–20%；在Tevatron上则减少最多3%。
• 尺度与部分子密度变化引起的理论不确定性在NLO下一致降低至10%–15%，表明预测具有稳定性和可靠性。