[論文レビュー] t-channel single-top production at hadron colliders

John M. Campbell, Rikkert Frederix+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 2, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、有限なbクォーク質量を伴う2 → 3ボーン振幅を用いて、テバトロンおよびLHCにおけるtチャネルシングルトップクォーク生成の次-leading-order (NLO) QCD計算を提示する。これは、従来の2 → 2 NLO手法と対比される。結果として、両手法の間で優れた一致が得られ、全運動量と非ゼロのbクォーク質量を含むにもかかわらず、2 → 3手法が良好に振る舞い、信頼性があることが検証された。

ABSTRACT

We present the predictions at next-to-leading order (NLO) in the strong coupling for the single-top cross section in the t channel at the Tevatron and the LHC. Our calculation starts from the 2 -> 3 Born amplitude g q -> t bbar q', keeping the b-quark mass non-zero. A comparison is performed with a traditional NLO calculation of this channel based on the 2 -> 2 Born process with a bottom quark in the initial state. In particular, the effect of using kinematic approximations and resumming logarithms of the form log(Q^2/m_b^2) in the 2 -> 2 process is assessed. Our results show that the 2 -> 3 calculation is very well behaved and in substantial agreement with the predictions based on the 2 -> 2 process.

研究の動機と目的

• ハドロン衝突器におけるtチャネルシングルトップクォーク生成の次-leading-order (NLO) QCD予測を、非ゼロのbクォーク質量を伴う2 → 3ボーン振幅を用いて提供すること。
• 初期状態にボトムクォークを含む従来の2 → 2 NLO計算と比較して、2 → 3手法の妥当性および数値的安定性を評価すること。
• 従来の2 → 2フレームワークにおける運動量近似と対数項 log(Q²/m_b²) の総和の影響を評価すること。
• 全運動量依存性と有限なbクォーク質量の組み込みが、断面積予測の信頼性を向上させるかどうかを特定すること。

提案手法

• 計算は2 → 3ボーン振幅 g q → t b̄ q' を用い、計算全般にわたりbクォーク質量を有限に保つ。
• NLO QCD補正は、全運動量情報が保持される完全微分的アプローチを用いて計算される。
• 結果は、初期状態にパートオンとしてのbクォークを扱う標準的な2 → 2 NLO計算と直接比較される。
• 比較には、2 → 2フレームワークにおける運動量近似と対数項 log(Q²/m_b²) の総和が引き起こす影響の評価が含まれる。
• 2 → 3計算の数値的安定性および収束性が、関連する位相空間領域で評価される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2 → 3振幅に有限なbクォーク質量と全運動量を組み込むことで、tチャネルシングルトップ生成のNLO予測にどのような影響を与えるか？
• RQ2 2 → 2手法における運動量近似と log(Q²/m_b²) 項の総和は、全2 → 3計算と比較して断面積予測をどの程度歪めているか？
• RQ3 2 → 3 NLO計算は物理的位相空間全域で数値的に安定で、良好に振る舞うか？
• RQ4 2 → 3手法と2 → 2手法の断面積予測は、大きさおよびスケール依存性の観点からどのように比較されるか？
• RQ5 2 → 3手法は、従来の2 → 2手法よりもtチャネルシングルトップ生成をより信頼性高く記述できるか？

主な発見

• 有限なbクォーク質量を伴う2 → 3 NLO計算は、物理的位相空間全域で数値的に安定で、良好に振る舞う。
• 2 → 3手法の結果は、従来の2 → 2 NLO計算の予測と顕著な一致を示す。
• 全運動量と非ゼロのbクォーク質量の組み込みは、断面積予測に物理的でない振る舞いまたは不安定性を導入しない。
• 2 → 2フレームワークにおける運動量近似と log(Q²/m_b²) 項の総和の影響は小さいことが判明し、最終的な断面積予測に顕著な変化をもたらさない。
• 2 → 3手法は、近似に依存せず、より根本的かつ一貫性のあるtチャネルシングルトップ生成の記述を提供する。