[论文解读] Automated next-to-leading order predictions for colored scalar production at the LHC

Céline Degrande, Benjamin Fuks+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 17, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 7

一句话总结

本论文首次实现了在LHC上对带色标量对产生过程的完全自动化下一微分阶（NLO）QCD预测。该框架基于MadGraph5 aMC@NLO构建，能够从模型拉格朗日量和过程设定自动生成NLO精度的蒙特卡罗事件，从而实现对具有扩展带色场的新物理的高精度模拟。

ABSTRACT

We explore scenarios beyond the Standard Model where new colored scalar particles can be pair produced in hadron collisions. Using simplified models to describe the new field interactions with the Standard Model, we present precision predictions for the LHC by automatically matching next-to-leading order matrix elements with parton showers within the MadGraph5 aMC@NLO framework. We illustrate in this way, for the first time in our field, the full automation of Monte Carlo event generation at the next-to-leading order accuracy in QCD for new physics theories with an extended colored sector, the sole inputs being the model Lagrangian and the process of interest.

研究动机与目标

• 为LHC上涉及带色标量粒子的新物理情景提供高精度理论预测。
• 解决具有扩展带色场的新理论中缺乏自动化、NLO精度事件生成的问题。
• 通过消除手动矩阵元与部分子簇射匹配的步骤，简化模拟流程。
• 证明在新物理模型中实现NLO蒙特卡罗生成全流程自动化的可行性。

提出的方法

• 利用MadGraph5 aMC@NLO框架，自动匹配下一微分阶QCD矩阵元与部分子簇射。
• 采用简化模型描述新带色标量与标准模型场之间的相互作用。
• 仅从模型拉格朗日量和指定的产生过程自动生成NLO精度的事件样本。
• 通过自动匹配程序确保固定阶计算与部分子簇射演化之间的一致性。
• 通过在强子对撞中应用该框架于带色标量对产生过程，验证其可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 对于包含带色标量粒子的新物理模型，是否可以实现NLO QCD预测的完全自动化？
• RQ2 MadGraph5 aMC@NLO框架仅凭模型拉格朗日量，能否准确生成NLO精度的事件样本？
• RQ3 自动化NLO匹配对带色标量产生过程的蒙特卡罗模拟的可靠性与精度有何影响？
• RQ4 该框架是否可普遍应用于具有扩展带色场的新物理模型，而无需人工干预？

主要发现

• 该框架实现了LHC上带色标量对产生过程的NLO蒙特卡罗事件生成的完全自动化。
• 该方法仅通过模型拉格朗日量和过程输入，即可自动匹配NLO矩阵元与部分子簇射，实现高精度预测。
• 这是首个以完全自动化方式为具有扩展带色场的新物理实现NLO精度事件生成的实现。
• 该方法显著减少了生成新物理模型高精度模拟所需的手动工作量与潜在错误。