[論文レビュー] Rates of Jets Produced in Association with W and Z Bosons

K. S. Grogg|arXiv (Cornell University)|Oct 2, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、CMSで得られた36.1 pb⁻¹のデータを用いて、7 TeVの陽子-陽子衝突におけるWおよびZボソンと関連するジェット生成の精度測定を実施した。ジェット多重度分布のアンフォールディング、断面積比の測定、Berends-Gieleスケーリングの検証を行い、MadGraph+Pythiaシミュレーションおよび標準模型の予測と良好な一致が得られた。

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.

研究の動機と目的

• √s = 7 TeVにおけるWおよびZボソンとジェットを伴う生成について、σ(V + ≥n ジェット)/σ(V)およびσ(V + ≥n ジェット)/σ(V + ≥(n−1) ジェット)の断面積比を測定すること。
• 2010年CMS走行データを用いて、V+jets生成におけるBerends-Gieleスケーリングを検証すること。
• 検出器効果をアンフォールディングし、効率およびパイルアップ補正をジェット多重度分布に施すこと。
• Z2およびD6Tチューニングを用いたMadGraph+Pythiaシミュレーションによる理論的予測と結果を比較すること。
• 包含的W/Z断面積に対する比を測定することで、システムティック不確かさを低減すること。

提案手法

• 全サブ検出器からの粒子フロー対象を用い、R = 0.5のアンチ-kTアルゴリズムで再構成されたジェット。
• ジェットエネルギー補正（JEC）およびパイルアップ低減技術を適用し、ジェットエネルギーと応答を補正した。
• 検出器解像度および効率効果を補正するため、SVD正則化を用いたベイズアンフォールディング法を用いた。
• レプトン識別（電子/ミュオン）およびインバリアント質量カットを用いて、信号選別を実施し、W+jetsおよびZ+jetsイベントを分離した。
• 背景を抑制し信号純度を向上させるために、レプトンおよびEₜ/ₜから横断的質量MTを計算した。
• マトリックス要素生成にはMadGraph、パートンシャワイングにはPythiaを用い、基礎イベントモデルにはZ2チューニングを適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √s = 7 TeVにおける測定済みの包含的ジェット多重度比σ(V + ≥n ジェット)/σ(V)は、理論的予測とどのように一致するか？
• RQ2 W+jetsおよびZ+jets最終状態において、比σ(V + ≥n ジェット)/σ(V + ≥(n−1) ジェット)はどの程度Berends-Gieleスケーリングに従うか？
• RQ3 Z2およびD6Tチューニングを用いたMadGraph+Pythiaシミュレーションは、観測されたジェット多重度および横断的運動量スペクトルをどの程度正確に再現するか？
• RQ4 アンフォールディングおよびジェットカウント手順における主要なシステムティック不確かさの要因は何か？
• RQ5 特に高次ジェット多重度において、V+jets断面積比に標準模型からの顕著なずれが見られるか？

主な発見

• 測定された主要ジェット横断的運動量スペクトルは、Z2チューニングを用いたMadGraph+Pythiaシミュレーションと良好に一致した。
• 高次ジェット多重度領域では、Pythiaシミュレーションはデータを適切に記述できなかったが、Z2チューニングを用いたMadGraph+Pythiaシミュレーションは良好な一致を示した。
• Berends-Gieleスケーリングのフィットから、W+jetsではβ ≈ 0（1σの不確かさ）、Z+jetsではβ ≈ 0.5σが得られ、標準模型と整合的であった。
• W+jetsおよびZ+jetsのαおよびβパラメータは、互いに一致しており、統計的不確かさの範囲内でMadGraphの予測とも一致した。
• ジェットエネルギースケール（JES）およびアンフォールディング手順からのシステムティック不確かさは、エラーバンドとして示され、主にJESおよびアンフォールディングの変動に起因していた。
• アンフォールディングの不確かさは、ベイズ法およびSVD法を用いて推定され、シミュレーションモデル（MadGraph対Pythia）およびチューニング（Z2対D6T）の変更を考慮した結果、頑健性が確認された。