[논문 리뷰] Vbfnlo: A parton level Monte Carlo for processes with electroweak bosons - Manual for Version 2.5.0

K. Arnold, Johannes Bellm외 22명|arXiv (Cornell University)|2011. 07. 20.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 78인용 수 50

한 줄 요약

Vbfnlo v2.5.0는 벡터 보손 융합, 벡터 보손 쌍 및 삼중 생성, 그리고 글루온 융합을 통한 힉스 보손 생성에서의 NLO QCD 및 양전기역학 보정을 위한 파article 수준 몽테카를로 생성기입니다. 새로운 과정인 힉스+광자, 트리보손 생성, MSSM, 비정상 상호작용, 그리고 Three-Site Higgsless 모델을 포함하도록 능력을 확장하였으며, 힉스 신호 모델링과 전자기역학 보정이 향상되었습니다.

ABSTRACT

Vbfnlo is a flexible parton level Monte Carlo program for the simulation of vector boson fusion, double and triple vector boson production in hadronic collisions at next-to-leading order (NLO) in the strong coupling constant, as well as Higgs boson plus two jet production via gluon fusion at the one-loop level. In the new release – Version 2.5.0 – several new processes have been added at NLO QCD: vector boson fusion production of a Higgs boson plus a photon, vector boson fusion production of a photon, Wγ and WZ production plus a hadronic jet and the triboson production processes WWγ,ZZγ,WZγ,Wγγ,Zγγ and γγγ. The code has been extended to run in the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), and electroweak corrections to Higgs boson production via weak boson fusion have been included. Anomalous gauge boson couplings can be used in new processes and the Three-Site Higgsless model has been implemented for several processes. The simulation of Higgs boson production via gluon fusion has been improved.

연구 동기 및 목표

• 전기약력 보손과 광자를 포함한 새로운 NLO QCD 과정을 Vbfnlo 프레임워크에 통합하기 위해 노력한다.
• 더 높은 정밀도로 한계 수준에서 글루온 융합을 통한 힉스 보손 생성을 시뮬레이션할 수 있도록 한다.
• 약력 보손 융합을 통한 힉스 보손 생성에 전자기역학 보정을 통합한다.
• 최소 초대칭 표준모형(MSSM)과 비정상 게이지 상호작용 모델의 현상학적 연구를 지원한다.
• 선택된 과정에 대해 Three-Site Higgsless 모델을 구현하여 다른 힉스 섹터 시나리오를 탐색한다.

제안 방법

• 프로그램은 하드론 충돌에서 다중 보손 최종 상태의 산란 진폭을 계산하기 위해 다음차수 정확도(NLO) QCD 계산을 사용한다.
• NLO 계산에서 발생하는 적외선 및 충돌 발산을 다루기 위해 FKS 빼기 방법의 완전 자동화된 구현을 사용한다.
• 헬리시티 진폭 기법을 사용하여 행렬 요소를 계산하고, 위상 공간 전역에서 수치적 안정성을 최적화한다.
• 효과적 장 이론과 루프 유도 기여를 통해 Higgs 생성에 대한 전자기역학 보정을 통합한다.
• 유연한 정점 파arameterization을 통해 MSSM 및 비정상 게이지 보손 상호작용과 같은 모델 확장을 지원한다.
• 선택된 과정에서 수정된 게이지 보손 보간자와 정점 구조를 통해 Three-Site Higgsless 모델을 구현한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 광자와 다중 보손을 포함한 벡터 보손 융합 과정에 대해 NLO QCD 보정을 효율적이고 정확하게 시뮬레이션하는 방법은 무엇인가?
• RQ2 현재 LHC 정밀도 측정치와 일치시키기 위해 글루온 융합을 통한 힉스 보손 생성에 어떤 개선이 필요한가?
• RQ3 약력 보손 융합을 통한 힉스 보손 생성에서의 전자기역학 보정이 신호 관측량에 어떤 정도의 영향을 미치는가?
• RQ4 Vbfnlo가 NLO QCD 수준에서 WWγ 및 Zγγ와 같은 새로운 트리보손 과정을 얼마나 잘 모델링할 수 있는가?
• RQ5 벡터 보손 융합 및 이보손 생성에서 Three-Site Higgsless 모델을 포함시키는 현상학적 함의는 무엇인가?

주요 결과

• Vbfnlo v2.5.0 릴리스는 힉스 보손과 광자를 포함한 벡터 보손 융합 및 광자와 약력 보손을 포함한 트리보손 생성과 같은 새로운 NLO QCD 과정을 포함한다.
• 약력 보손 융합을 통한 힉스 보손 생성에 전자기역학 보정이 성공적으로 통합되어 이론적 정밀도가 향상되었다.
• 이제 최소 초대칭 표준모형(MSSM)에서의 시뮬레이션을 지원하여 표준모형을 초월한 현상학적 연구가 가능해졌다.
• 비정상 게이지 보손 상호작용이 새로운 과정에 구현되어 희귀 벡터 보손 상호작용에 대한 LHC 데이터와 직접 비교할 수 있게 되었다.
• 여러 과정에 대해 Three-Site Higgsless 모델이 구현되어 Higgsless 시나리오를 시험할 수 있는 도구가 제공되었다.
• 글루온 융합을 통한 힉스 보손 생성에 대한 개선 사항으로 일계산 행렬 요소 처리가 향상되고 수치적 안정성이 강화되었다.