[论文解读] Unintegrated partons to describe the P_T distribution of W and Z bosons at the Tevatron

G. Watt|arXiv (Cornell University)|Sep 9, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

本文提出一种基于双重未积分部分子分布的 (z,kₜ)-分解方法，用于描述顶夸克对撞机上质子-反质子碰撞中 W 和 Z 玻色子的横向动量 (P_T)。结果表明，仅使用Leading-order q₁q₂ → W,Z 过程与通用的未积分夸克分布，即可准确再现顶夸克对撞机Run 1的 P_T 数据，且该方法可进一步推广用于预测大型强子对撞机上胶子-胶子融合过程中的希格斯玻色子 P_T。

ABSTRACT

We describe the use of doubly-unintegrated parton distributions in hadron-hadron collisions, using the (z,k_t)-factorisation prescription where the transverse momentum of the incoming parton is generated in the last evolution step. We apply this formalism to calculate the transverse momentum (P_T) distributions of produced W and Z bosons and compare the predictions to Tevatron Run 1 data. We find that the observed P_T distributions can be generated almost entirely by the leading order q_1 q_2 -> W,Z subprocesses, using known and universal doubly-unintegrated quark distributions. We also calculate the P_T distribution of the Standard Model Higgs boson at the LHC, where the dominant production mechanism is by gluon-gluon fusion.

研究动机与目标

• 开发一种基于双重未积分部分子分布的框架，用于计算强子-强子碰撞中的横向动量分布。
• 在无需高阶修正的情况下，描述顶夸克对撞机上 W 和 Z 玻色子的 P_T 谱。
• 检验是否仅使用未积分部分子的Leading-order子过程即可再现实验测得的 P_T 分布。
• 将该形式化方法推广至大型强子对撞机上，预测标准模型希格斯玻色子在胶子-胶子融合过程中的 P_T 分布。
• 验证未积分部分子分布的普遍性与适用性，以准确描述高精度 P_T 数据。

提出的方法

• 采用 (z,kₜ)-分解方案，其中入射部分子的横向动量在最终演化步骤中生成。
• 使用同时依赖于动量分数 z 与横向动量 kₜ 的双重未积分夸克分布。
• 将该形式化方法应用于顶夸克对撞机上质子-反质子碰撞中的Leading-order子过程 q₁q₂ → W,Z。
• 通过未积分分布对部分子相空间进行积分，计算作为 W/Z P_T 函数的微分截面。
• 将该方法扩展至大型强子对撞机上主要的希格斯玻色子产生通道：胶子-胶子融合，使用类似的未积分胶子分布。
• 将理论预测与顶夸克对撞机Run 1的 W 和 Z 玻色子 P_T 谱实验数据直接对比。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否仅使用Leading-order子过程与未积分部分子分布，即可准确描述顶夸克对撞机上 W 和 Z 玻色子的 P_T 分布？
• RQ2 在 (z,kₜ)-分解中动态生成的入射部分子横向动量，在多大程度上能够解释观测到的 P_T 谱？
• RQ3 双重未积分夸克分布是否具有普遍性且足以在无需高阶修正的情况下描述 W/Z 产生过程？
• RQ4 该形式化方法是否可成功应用于预测大型强子对撞机上胶子-胶子融合过程中希格斯玻色子的 P_T 分布？
• RQ5 该方法的预测结果与顶夸克对撞机Run 1实验数据在 W 和 Z 玻色子 P_T 方面的符合程度如何？

主要发现

• 顶夸克对撞机上观测到的 W 和 Z 玻色子 P_T 分布，几乎完全可由已知且普遍的双重未积分夸克分布与 Leading-order q₁q₂ → W,Z 子过程准确描述。
• 通过 (z,kₜ)-分解机制引入部分子横向动量，成功再现了顶夸克对撞机数据的形状与量级，而无需引入高阶QCD修正。
• 该形式化方法为弱玻色子产生过程中的 P_T 谱提供了统一且具有预测能力的框架，其基础为基本部分子分布。
• 该方法被成功推广至预测大型强子对撞机上标准模型希格斯玻色子的 P_T 分布，其主要产生机制为胶子-胶子融合。
• 结果表明，未积分部分子分布能够捕捉高能强子碰撞中初态辐射与横向动量生成的关键动力学行为。
• 与顶夸克对撞机数据的符合性支持了 (z,kₜ)-分解方法在描述弱玻色子 P_T 谱中的普遍性与实际应用价值。