[论文解读] $ZZW$ production at the LHC within large extra dimensions model in next-to-leading order QCD

Chong Chen, Lei Guo+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 20, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

本研究在大型额外维度（LED）模型下，研究了大型强子对撞机（LHC）中$ZZW$粒子的产生过程，包括量子色动力学（QCD）的下一阶（NLO）修正。研究发现，NLO QCD效应显著抑制了Leading-Order（LO）LED信号，尤其是在实际事件选择条件下，表明LO预测高估了LED效应，不足以提供可靠的理论估计。

ABSTRACT

We investigate the possible large extra dimensions (LED) effects induced by the Kaluza-Klein gravitons up to the QCD next-to-leading order (NLO) on $ZZW$ production at the large hadron collider (LHC). The integrated cross sections and some kinematic distributions are presented in both the standard model (SM) and the LED model. The numerical results demonstrate that the NLO QCD corrections are sizeable and remarkably reduce the leading order (LO) LED effect depending strongly on the phase space. The NLO LED relative discrepancies of the total cross section could become sizable for the $ZZW$ production, if we apply proper event selection criteria. We find that the LO result overestimates the LED effect and is insufficient to provide a believable theoretical prediction.

研究动机与目标

• 使用下一阶（NLO）QCD修正，评估大型额外维度（LED）对LHC中$ZZW$产生过程的影响。
• 比较标准模型（SM）与LED模型中$ZZW$产生的总截面和能动量分布。
• 评估NLO QCD修正是否改变了对LED效应的敏感度，特别是在实际实验选择标准下。
• 确定LED模型中的Leading-Order（LO）预测是否足以用于可靠的理论与现象学分析。
• 量化在LED诱导的$ZZW$产生背景下，LO与NLO预测之间的相对差异。

提出的方法

• 计算在大型额外维度（LED）模型框架内进行，将Kaluza-Klein（KK）引力子交换作为新物理贡献。
• 通过有效场论技术，系统地将NLO QCD修正纳入$ZZW$产生截面的计算中。
• 在LO和NLO下计算了完整的$ZZW$产生振幅，矩阵元中包含虚修正和实修正。
• 通过数值方法进行相空间积分，并应用事件选择标准以模拟LHC的实际条件。
• 将标准模型与LED模型的结果进行比较，重点关注总截面和微分分布。
• 量化LED模型中LO与NLO预测之间的相对差异，以评估LO估计的可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 NLO QCD修正如何影响大型额外维度（LED）模型中$ZZW$产生截面？
• RQ2 NLO修正在多大程度上降低了$ZZW$产生中LO LED信号强度？
• RQ3 相空间依赖性如何影响LED情景下NLO QCD修正的大小？
• RQ4 实际事件选择标准是否能增强NLO修正在区分LED效应与SM背景中的显著性？
• RQ5 LED模型中的Leading-Order预测是否足以用于$ZZW$产生中可靠的理论预测？

主要发现

• NLO QCD修正显著且明显降低了大型额外维度（LED）模型中$ZZW$产生的Leading-Order（LO）预测值。
• 当应用适当的事件选择标准时，LED模型中LO与NLO预测之间的相对差异变得显著。
• LO结果系统性地高估了LED效应，表明LO计算不足以提供准确的理论预测。
• NLO QCD修正对LED信号的抑制强烈依赖于相空间区域，在特定的动量构型下效应更大。
• 引入NLO QCD修正可为LHC中$ZZW$产生过程的LED信号提供更可靠、更保守的估计。
• 结果表明，未来对LHC中$ZZW$产生的分析应包含NLO QCD修正，以避免对大型额外维度的敏感度产生高估。