[论文解读] NNLO Virtual corrections to W+ W- production at the LHC

Grigorios Chachamis|ArXiv.org|Oct 16, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 6被引用 4

一句话总结

本文首次计算了在高能极限下，LHC中通过夸克-反夸克湮灭产生W⁺W⁻过程的两圈虚部QCD修正，其中所有运动学不变量远大于W玻色子质量。该计算采用Mellin-Barnes表示法与解析继续方法，推导出完整的红外极点结构，与Catani的形式化方法一致，并实现了Higgs玻色子和新物理搜索的NNLO精度预测。

ABSTRACT

We report on a recent calculation of the two-loop virtual QCD corrections to the W boson pair production in the quark-anti-quark-annihilation channel in the limit where all kinematical invariants are large compared to the mass of the W boson. Our result is exact up to terms suppressed by powers of the W boson mass. The infrared pole structure is in agreement with the prediction of Catani's general formalism for the singularities of two-loop QCD amplitudes.

研究动机与目标

• 计算LHC中通过夸克-反夸克湮灭道产生W⁺W⁻的两圈虚部QCD修正。
• 实现Higgs玻色子通过H→WW→lνl'ν'衰变道搜索中背景过程的NNLO精度。
• 将振幅的红外结构与Catani针对两圈QCD振幅的一般形式化方法进行验证。
• 为与低阶过程结合以在NNLO实现红外有限的物理截面提供基础。
• 实现对W⁺W⁻产生过程的理论预测，不确定性低于10%，与信号过程的精度相匹配。

提出的方法

• 利用Laporta算法将振幅约化为71个主积分。
• 使用MBrepresentation软件包为所有主积分构建Mellin-Barnes表示法。
• 通过MB软件包在时空维度上执行解析继续，以揭示完整的奇异性结构。
• 通过轮廓变形进行W玻色子质量的渐近展开，随后使用XSummer或PSLQ算法进行级数重排。
• 显式计算了具有两条重夸克线的非平面两圈盒子积分，展开至O((m²/s)⁻¹)，得到ε的完整洛朗级数。
• 仅通过强耦合常数αs进行重整化，对红外极点进行一致性检查。

实验结果

研究问题

• RQ1 在LHC的高能极限下，W⁺W⁻产生过程的两圈虚部QCD修正的结构是什么？
• RQ2 两圈振幅的红外极点如何与Catani针对两圈振幅的一般形式化方法预测一致？
• RQ3 具有两条重W玻色子线的非平面两圈盒子主积分的显式解析形式是什么？
• RQ4 这些修正如何影响W⁺W⁻产生截面在NNLO下的理论不确定性？
• RQ5 是否可以将完整的NNLO结果与低阶振幅结合，以消除红外发散并得到物理截面？

主要发现

• 在高能极限下计算了两圈虚部振幅，所有运动学不变量远大于W玻色子质量。
• 结果的红外极点结构与Catani针对两圈QCD振幅的一般形式化方法完全一致。
• 非平面两圈盒子积分被显式计算至O((m²/s)⁻¹)，得到包含对数和zeta函数项的ε洛朗级数。
• 结果包含Lₘ⁴、Lₓ³Lᵧ、ζ₃和π⁴等项，反映了振幅的完整解析结构。
• 主积分的计算通过了数值检验，并与已知的重整化程序保持一致。
• 该框架使得两圈虚部修正可与低阶振幅结合，从而在NNLO实现红外有限的物理截面。