[论文解读] EW corrections to Higgs strahlung at the Tevatron and the LHC with HAWK

Ansgar Denner, S. Dittmaier+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 22, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用 9

一句话总结

本论文首次在蒙特卡洛事件生成器HAWK中引入了顶夸克产生过程pp/p̄p → H+W/Z → H + 2轻子在Tevatron和LHC上的下一阶修正（NLO）电弱（EW）修正。研究发现，当Higgs粒子横动量较大（pT,H > 200 GeV）时，WH产生过程的电弱修正可达−15%，且由于软/准直W/Z交换产生的大对数项，微分分布显著增强。

ABSTRACT

We briefly report on the inclusion of NLO QCD and electroweak corrections to the Higgs-strahlung processes pp/ppbar -> HW/Z -> H+2leptons in the Monte Carlo program HAWK. The electroweak corrections, which are at the level of -(5-10)% for total cross sections, further increase in size with increasing transverse momenta (p_T) in differential cross sections. For instance, for p_{T,H}>200GeV, which is the interesting range at the LHC, the electroweak corrections to WH production reach about -15% for M_H=120GeV.

研究动机与目标

• 计算pp/p̄p → H+W/Z → H + 2轻子过程的NLO电弱修正，保留完整的运动学信息。
• 将这些修正整合进HAWK蒙特卡洛程序，以支持实验分析的精确模拟。
• 量化电弱修正对微分和积分截面的影响，特别是在LHC上的增强Higgs区域。
• 通过使用复质量方案，正确处理阈值区域（MH ≈ 2MW, 2MZ），解决先前计算的局限性。
• 比较最终态光子的不同处理方式（重新组合与原始轻子）及其对修正大小和形状的影响。

提出的方法

• 将NLO电弱修正整合进原本专用于矢量玻色子融合过程的HAWK事件生成器中。
• 采用复质量方案，一致处理共振W/Z玻色子，改善对阈值区域的处理。
• 实现两种光子处理方案：一种为完美隔离的‘原始’轻子，另一种为Rγl < 0.1的‘重新组合’轻子，用于处理共线光子。
• 计算Tevatron和7 TeV LHC下Higgs横动量（pT,H）的微分截面，施加真实实验条件下的截断。
• 通过光子分布函数引入初态辐射效应，贡献+1%的修正。
• 与LHC Higgs截面工作组的输入参数和标准截断条件（pT,l > 20 GeV，|yl| < 2.5，pT,miss > 25 GeV）进行验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 NLO电弱修正如何影响LHC上Higgs辐射过程在Higgs横动量上的微分截面？
• RQ2 在适用于增强Higgs分析的高pT,H区域，电弱修正的大小和运动学依赖性如何？
• RQ3 对最终态光子的不同处理方式（重新组合与原始轻子）如何影响电弱修正的大小和形状？
• RQ4 电弱修正在幅度上在多大程度上超过QCD修正，特别是在增强Higgs区域？
• RQ5 复质量方案是否足以准确描述此前建模不足的Higgs辐射过程中的阈值效应？

主要发现

• 当MH = 120 GeV且pT,H > 200 GeV时，LHC上WH产生过程的电弱修正可达−15%，且在高横动量区域修正更大。
• 总截面的电弱修正范围为−5%至−10%，并随pT,H显著增加，主要由软/准直W/Z交换产生的大对数项驱动。
• 重新组合与原始轻子处理方式之间的差异较小，因为主要修正来源于弱相互作用而非末态辐射。
• 在Tevatron的包容样本和LHC低pT,H样本中，电弱修正为−5%至−15%，在高pT,H区域的W介导通道中最大。
• 由于采用复质量方案，阈值区域（MH ≈ 2MW, 2MZ）现处于理论可控状态，解决了以往的不足。
• 初态辐射贡献额外+1%的修正，需通过光子分布函数引入，且未包含在主要图表中。