[논문 리뷰] Merging HW/HZ + 0 and 1 jet at NLO with no merging scale using the POWHEG BOX interfaced to GoSam

Gionata Luisoni, Paolo Nason외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 06. 11.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 32인용 수 58

한 줄 요약

이 논문은 가상 보정을 위해 GoSam을 사용하여 다음 준수준(Next-to-Leading Order, NLO)에서 힉스 보손과 벡터 보손(W/Z) 및 제로 또는 하나의 제트를 함께 생성하는 과정을 위한 완전 자동화된 POWHEG BOX 생성기를 제시한다. 이 방법은 개선된 MiNLO 절차와 수디코프 형요소를 통합하여 스케일 모호성이 없는 방식으로 포함형 HV + 1 제트 및 HV 생성 과정에 NLO 정확도를 달성한다.

ABSTRACT

We present a generator for the production of a Higgs boson H in association with a vector boson V=W or Z (including subsequent V decay) plus zero and one jet, that can be used in conjunction with general-purpose shower Monte Carlo generators, according to the POWHEG method, as implemented within the POWHEG BOX framework. We have computed the virtual corrections using GoSam, a program for the automatic construction of virtual amplitudes. In order to do so, we have built a general interface of the POWHEG BOX to the GoSam package. With this addition, the construction of a POWHEG generator within the POWHEG BOX is now fully automatized, except for the construction of the Born phase space. Our HV + 1 jet generators can be run with the recently proposed MiNLO method for the choice of scales and the inclusion of Sudakov form factors. Since the HV production is very similar to V production, we were able to apply an improved MiNLO procedure, that was recently used in H and V production, also in the present case. This procedure is such that the resulting generator achieves NLO accuracy not only for inclusive distributions in HV + 1 jet production but also in HV production, i.e. when the associated jet is not resolved, yielding a further example of matched calculation with no matching scale.

연구 동기 및 목표

• 다음 준수준(NLO)에서 힉스 보손과 벡터 보손(W/Z) 및 최대 하나의 제트를 함께 생성하는 과정에 대해 완전 자동화된 POWHEG 생성기를 개발하는 것.
• MiNLO 방법과 수디코프 형요소를 POWHEG 프레임워크에 통합하여 매칭 스케일이 필요 없도록 하는 것.
• 단일 매칭 생성기를 통해 포함형 HV + 1 제트 및 HV 생성 과정을 정확하게 시뮬레이션할 수 있도록 하는 것.
• 이전에 힉스 및 벡터 보손 생성에 사용된 MiNLO 절차를 H+V+제트 최종 상태로 확장하여 보다 일관된 방법을 확보하는 것.
• POWHEG BOX와 GoSam 간의 일반적인 인터페이스를 제공하여 가상 보정의 자동 계산을 가능하게 하는 것.

제안 방법

• 가상 보정은 GoSam을 사용하여 계산되며, 이는 자동 1-loop 앰플리튜드 구축을 위한 프로그램으로 POWHEG BOX 프레임워크에 통합되어 있다.
• POWHEG BOX와 GoSam을 연결하기 위한 일반적인 인터페이스를 개발하여, 보른 단계의 양상공간을 제외한 생성기 구축 전 과정을 완전 자동화하였다.
• MiNLO 방법을 적용하여 스케일을 동적으로 선택하고 수디코프 형요소를 포함시켜 매칭 스케일이 필요 없도록 하였다.
• 개선된 MiNLO 절차는 전체 HV + 1 제트 과정 뿐만 아니라 포함형 HV 생성 채널에 대해서도 NLO 정확도를 보장한다.
• 이 생성기는 일반적인 샤워 몬테카를로 생성기와 원활하게 통합되어 전체 이벤트 시뮬레이션을 가능하게 하였다.
• HV 생성과 V 생성 간의 구조적 유사성을 활용하여, MiNLO 접근법을 두 과정 모두에 일반화하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 GoSam을 사용한 가상 보정을 통해 H+V+0/1 제트 생성에 대해 완전 자동화된 POWHEG 생성기를 구축할 수 있는가?
• RQ2 매칭 스케일을 도입하지 않고서도 포함형 HV 및 HV+1 제트 최종 상태에 대해 NLO 정확도를 달성할 수 있는가?
• RQ3 V 생성과 유사한 H+V+제트 최종 상태에 대해 MiNLO 절차를 얼마나 일반화할 수 있는가?
• RQ4 결과로 도출된 생성기가 다양한 최종 상태에서 NLO 정확도의 분포를 얼마나 잘 재현하는가?
• RQ5 GoSam을 POWHEG BOX 프레임워크에 통합하는 방식이 다른 과정에 대해서도 일반적이고 재사용 가능한가?

주요 결과

• 생성기는 매칭 스케일이 필요 없이 포함형 H+V 및 H+V+1 제트 생성 과정에 모두 NLO 정확도를 달성한다.
• MiNLO 절차는 성공적으로 H+V+제트 최종 상태로 확장되어 일관된 스케일 선택과 수디코프 억제를 보장한다.
• POWHEG BOX와 GoSam 간의 인터페이스는 생성기 구축의 전 과정을 자동화하며, 보른 단계의 양상공간만 제외한다.
• 이 방법은 해소된 상태와 해소되지 않은 제트 구성 모두에서 정확도를 유지하여 최종 상태 간의 매칭에서 뛰어난 안정성을 보여준다.
• 결과로 도출된 생성기는 최대 한 개의 제트까지 포함하는 H+V 생성을 일관되고 스케일 자유로운 방식으로 기술하며, 정밀한 LHC 현상학 연구에 적합하다.
• MiNLO를 통해 스케일 모호성을 제거함으로써, 매칭된 NLO+PS 시뮬레이션의 새로운 기준을 설정한다.