[论文解读] Electroweak corrections to b-jet and di-jet production

Andreas Scharf|ArXiv.org|Oct 1, 2009

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用 3

一句话总结

本文计算了大型强子对撞机（LHC）上b-夸克喷注与二喷注产生过程的下一阶电弱修正，评估其对横动量分布的影响。研究发现，高横动量区域存在显著的负弱修正，幅度达-10%至-14%，超过统计不确定性，尤其在单b-喷注与双b-喷注事件中表现明显，表明在14 TeV LHC能量下，这些效应在精密量子色动力学与新物理研究中可被探测到。

ABSTRACT

Simultaneously with the turning-on of the Large Hadron Collider (LHC) the data taking for jet production rates will start. The study of these production rates is an important test of the Standard Model in the new energy regime accessible at the LHC. In order to discriminate possible extensions of the Standard Model accurate theoretical predictions are needed. We investigate the next-to-leading order weak corrections for bottom-quark jet and di-jet production at the LHC and find detectable effects in transverse momentum distributions.

研究动机与目标

• 计算大型强子对撞机（LHC）上b-喷注与二喷注产生过程的下一阶电弱修正。
• 评估高能喷注产生中横动量分布的弱修正可探测性。
• 评估电弱效应是否在实验数据中超过统计不确定性。
• 比较弱修正对单b-喷注与双b-喷注事件及二喷注末态的影响。
• 为在TeV能标下检验标准模型与新物理提供高精度理论预测。

提出的方法

• 通过电弱理论中下一阶（NLO）的虚盒图与实辐射贡献组合，计算弱修正。
• 采用部分子分布函数（PDFs）并通过部分子亮度与部分子截面的卷积，实现截面因子化。
• 应用50 GeV的横动量截断以模拟探测器接受度，并排除低能喷注。
• 以微分截面的Leading-Order（LO）结果为基准，通过减去红外发散项计算修正。
• 在√s = 14 TeV与10 TeV下进行数值计算，以比较能量依赖性与信号强度。
• 基于200 fb⁻¹亮度估算统计不确定性，以评估弱修正的可探测性。

实验结果

研究问题

• RQ1 大型强子对撞机（LHC）上b-喷注产生过程的下一阶电弱修正有多显著？
• RQ2 在高pT区域，b-喷注横动量分布的弱修正是否超过统计不确定性？
• RQ3 b-喷注产生中，单b-喷注与双b-喷注事件的弱修正有何差异？
• RQ4 高pT下二喷注产生过程的电弱修正量级与形状如何？
• RQ5 在当前亮度与探测灵敏度下，电弱效应是否可在实验数据中被分辨？

主要发现

• 对于单b-喷注事件，电弱NLO修正在pT = 2 TeV时使LO横动量分布最大减少14%。
• 对于双b-喷注事件，相对修正在pT = 2 TeV时达到-14%，其形状因Sudakov对数与虚顶夸克贡献而呈现显著特征。
• 在单b-喷注事件中，弱修正超过统计不确定性至pT ≈ 1.5 TeV；在双b-喷注事件中，修正仍大于不确定性至1 TeV。
• 修正为负值，且随pT增加而幅度增大，高能区主要由Sudakov对数主导。
• 对于二喷注产生，相对弱修正为负值，在pT > 1 TeV时达到-10%至-12%，其定性行为与b-喷注产生相似。
• 在√s = 10 TeV下，弱修正的影响定性保持相似，尽管绝对截面减少两倍以上。