[论文解读] Azimuthal di-jet correlations with parton branching TMD distributions

A. Bermúdez Martínez, F. Hautmann|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2022

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 2

一句话总结

本论文利用部分子分支（PB）形式化的横动量依赖（TMD）分布，对大型强子对撞机（LHC）上二胶子喷注的方位角关联进行了下一阶修正（NLO）匹配预测。结果表明，特别是采用角度有序的PB TMD部分子喷注，显著改善了反向喷注关联（∆φ ≈ π）的描述，揭示了对QCD喷注动力学的敏感性，以及由长时间尺度软胶子关联导致的可能的因子化破坏效应。

ABSTRACT

The parton branching formulation of TMD evolution has recently been used to make pre-dictions for jet observables at the Large Hadron Collider (LHC), including perturbativematching at next-to-leading order (NLO). This contribution presents results for the az-imuthal ∆φ correlations in events with di-jets at large transverse momentum. It focuseson the back-to-back region of large ∆φ and discusses prospects for detailed studies ofQCD dynamics in this region at the LHC.

研究动机与目标

• 研究TMD部分子分布对大横动量下二喷注方位角关联的影响。
• 利用PB TMD框架评估软胶子角度有序性在反向喷注区域（∆φ ≈ π）的作用。
• 将PB TMD喷注与共线喷注进行比较，评估其在高精度LHC测量中对QCD动力学的敏感性。
• 探索二喷注末态中，长时间尺度软胶子关联可能引发的因子化破坏效应。

提出的方法

• 采用部分子分支（PB）方法，通过萨达科夫形式因子和分裂概率建模TMD分布与部分子喷注。
• 利用MADGRAPH5_AMC@NLO框架，将PB TMD演化与NLO微扰矩阵元匹配。
• 在PB框架中实施向后演化方案，利用分支尺度演化TMD分布。
• 应用两套PB TMD分布：第1套使用αs的分支尺度，第2套使用发射部分子的横动量，以强制实现软胶子角度有序性。
• 通过将MCatNLO与CASCADE3蒙特卡罗事件生成器结合，实现NLO匹配，以同时包含微扰与非微扰效应。
• 计算∆φ的微分截面，并与CMS实验数据及共线PYTHIA8模拟进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 与共线喷注相比，PB TMD部分子喷注在多大程度上改善了对二喷注方位角关联的描述？
• RQ2 在反向喷注区域，∆φ分布对软胶子角度有序性的敏感性如何？
• RQ3 TMD效应在多大程度上影响了∆φ ≈ π附近的∆φ分布形状？
• RQ4 PB TMD预测能否揭示由于长时间尺度软胶子关联导致的二喷注末态中潜在的因子化破坏效应？
• RQ5 TMD分布的不确定性与尺度变化如何影响NLO匹配PB TMD预测的可靠性？

主要发现

• PB TMD预测（MCatNLO+CAS3）在∆φ上提供了平滑且行为良好的分布，解决了固定NLO计算在∆φ = π附近出现的发散行为。
• PB TMD的引入抑制了大∆φ区域的非物理截面增长，该问题在LHE层级通过减法项得到修正。
• 采用横动量尺度实现软胶子角度有序性的PB TMD分布第2套（Set 2），在反向喷注区域对CMS数据的描述优于第1套（Set 1）。
• ∆φ分布的形状对喷注演化细节敏感，PB TMD显示出与共线PYTHIA8预测的显著偏离。
• MCatNLO+CAS3预测的不确定性带主要由尺度和TMD不确定性主导，反映出对非微扰动力学的敏感性。
• 在低∆φ区域，预测存在不足，表明存在超出NLO的更高阶贡献（如多重发射），需通过多喷注合并才能完整描述。