[论文解读] Resummation of Jet Veto Logarithms at N$^3$LL$_a$ + NNLO for $W^+ W^-$ production at the LHC

S. Dawson, Prerit Jaiswal+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 3, 2016

Superconducting Materials and Applications被引用 2

一句话总结

本文针对大型强子对撞机（LHC）上产生本征 $W^+W^-$ 的精确量子色动力学（QCD）计算，结合了使用有效场论（SCET）和 $q_T$ 抵消法的 $q_T$ 抵消法，在 Sherpa 中实现了 N$^3$LL$_a$ 阶喷流截断对数的重求和与 NNLO 固定阶结果的结合。将来自 {tqqvvamp} 的两圈虚修正与 $gg\to W^+W^-$ 通道的喷流截断重求和在 NLL+LO 阶下结合，显著降低了尺度不确定性，并改善了与 LHC 实验数据的一致性。

ABSTRACT

We compute the resummed on-shell $W^+ W^-$ production cross section under a jet-veto at the LHC to partial N$^3$LL order matched to the fixed order NNLO result. Differential NNLO cross sections are obtained from an implementation of $q_T$ subtraction in Sherpa. The two-loop virtual corrections to the $q \bar q ightarrow W^+ W^-$ amplitude, used in both fixed order and resummation predictions, are extracted from the public code { t qqvvamp}. We perform resummation using soft collinear effective theory (SCET), with approximate beam functions where only the logarithmic terms are included at two-loop. In addition to scale uncertainties from the hard matching scale and the factorization scale, rapidity scale variations are obtained within the analytic regulator approach. Our resummation results show a decrease in the jet-veto cross-section compared to NNLO fixed order predictions, with reduced scale uncertainties compared to NNLL+NLO resummed predictions. We include the loop-induced $gg$ contribution with jet veto resummation to NLL+LO. The prediction shows good agreement with recent LHC measurements.

研究动机与目标

• 通过将喷流截断对数重求和至 N$^3$LL$_a$ 阶，提高 LHC 上 $W^+W^-$ 产生截面的理论精度。
• 通过与 NNLO 固定阶计算结果匹配，提升精度。
• 为完整性，将环路诱导的 $gg\to W^+W^-$ 通道在 NLL+LO 阶下纳入喷流截断重求和。
• 通过解析调节器方法引入快度尺度变化，以减少理论不确定性。
• 通过改进对数重求和与固定阶匹配，实现与近期 LHC 测量结果更好的一致性。

提出的方法

• 使用软-胶子有效场论（SCET）进行重求和，仅在束流函数中包含两圈阶的对数项。
• 从公开的 {tqqvvamp} 代码中提取 $q\bar{q}\to W^+W^-$ 的两圈虚修正，以确保固定阶与重求和计算之间的一致性。
• 使用 Sherpa 事件生成器中实现的 $q_T$ 抵消法计算微分 NNLO 截面。
• 通过改变硬匹配尺度和因子化尺度来评估尺度不确定性，并使用解析调节器方法引入额外的快度尺度变化。
• 对 $gg\to W^+W^-$ 通道的喷流截断重求和在 NLL+LO 阶下完成，包括来自环路诱导过程的主要贡献。
• 最终预测结合了 N$^3$LL$_a$ 重求和与 NNLO 固定阶结果，确保在所有尺度和通道上的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 喷流截断对数如何影响 LHC 上 $W^+W^-$ 产生截面？其在 N$^3$LL$_a$ 阶下能被多大程度地重求和？
• RQ2 在喷流截断条件下，包含两圈虚修正对 $W^+W^-$ 截面精度有何影响？
• RQ3 在重求和框架中使用解析调节器方法后，尺度不确定性（尤其是快度尺度）如何变化？
• RQ4 在 NLL+LO 阶下包含 $gg\to W^+W^-$ 通道在多大程度上改善了喷流截断截面的理论描述？
• RQ5 N$^3$LL$_a$+NNLO 综合预测与近期 LHC 对 $W^+W^-$ 产生的测量结果在多大程度上一致？

主要发现

• 与仅使用 NNLO 固定阶结果相比，N$^3$LL$_a$+NNLO 预测显著降低了喷流截断截面。
• 与之前的 NNLL+NLO 重求和预测相比，尺度不确定性显著降低，尤其得益于快度尺度变化的引入。
• 在 NLL+LO 阶下包含 $gg\to W^+W^-$ 通道显著改善了喷流截断截面的理论描述，尤其在高 $p_T$ 区域。
• 重求和结果与近期 LHC 测量结果表现出良好一致性，验证了改进的理论框架。
• 使用仅包含两圈阶对数项的近似束流函数，在保持重求和精度的同时降低了计算复杂度。
• 在 Sherpa 中实现 $q_T$ 抵消法，使得能够精确计算微分 NNLO 截面，这对与重求和结果匹配至关重要。