[论文解读] Generation cuts and Born suppression in POWHEG

Paolo Nason, S. Michizono|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 15

一句话总结

本文解决了在 POWHEG 框架中使用 Born 抑制时，由于大事件权重导致的二胶子喷胶分布中出现的尖峰问题。提出通过启用 doublefsr 1 设置来实现完整的末态辐射（FSR）生成，该设置包含所有分裂类型（例如 q→gq），并应用对称抑制因子以保持精度，显著降低了最终分布中的统计尖峰，同时不改变物理结果。

ABSTRACT

In this short note we discuss the origin of spikes in physical distributions in dijet production, originating after the Monte Carlo shower of POWHEG Les Houches events. We introduce a refinement of the way in which the POWHEG BOX separates the singular regions that reduces the appearance of spikes in the computed distributions. We also study the sensitivity of the results due to a modification of the way the POWHEG events are passed to the shower Monte Carlo program. We recommend that the new features should be used always in dijet production.

研究动机与目标

• 解决在 POWHEG 中使用 Born 抑制时，二胶子喷胶分布中持续存在的统计尖峰问题。
• 识别导致喷胶事件样本中出现尖峰的大事件权重的根本原因。
• 通过最小化虚假波动，提高 POWHEG 在高统计量二胶子喷胶模拟中的实际可用性。
• 评估不同 scalup 分配方案对末态分布的影响。
• 为二胶子过程中的 NLO+PS 匹配推荐一种稳健且稳定的配置。

提出的方法

• 在 POWHEG 中引入 doublefsr 1 选项，该选项生成所有末态分裂过程（例如 q→gq，g→q̄q），而非仅 q→qg 和 g→q̄q。
• 对所有分裂类型应用对称抑制因子：E_j^p / (E_j^p + E_k^p) 和 E_k^p / (E_j^p + E_k^p)，确保总和为一，同时保持正确的截面。
• 在部分子中心系参考系中使用横动量定义 p_T^2 = 2E^2(1 - cosθ) 计算辐射动量，即使在大角度下软部分子的辐射动量也可能很大。
• 使用部分子中心系中末态部分子间最小横动量重新计算 scalup 上限。
• 比较标准与修改后的 scalup 方案的结果，以评估该选择对分布的敏感性。
• 应用来自向量玻色子产生研究的新区域分离方法，进一步减少尖峰，该方法与 doublefsr 1 结合使用。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何在 POWHEG 中使用 Born 抑制时，二胶子喷胶中会出现大事件权重和统计尖峰？
• RQ2 在低 Born 水平 p_T 和软部分子的事件中，大横动量辐射的来源是什么？
• RQ3 包含所有末态分裂过程（例如 q→gq）如何影响事件样本的稳定性？
• RQ4 修改后的 scalup 分配在多大程度上减少了最终分布中的波动？
• RQ5 新区域分离方法是否能在不改变物理预测的前提下进一步抑制尖峰？

主要发现

• doublefsr 1 设置（包含所有末态分裂过程和对称抑制因子）能有效消除二胶子分布中的大尖峰。
• 原始 POWHEG BOX 方案虽然形式上正确，但由于罕见的高权重事件导致喷胶横动量过大，造成实际不稳定性。
• 修改后的 scalup 方案（RS）在低 p_T 区域可将波动减少高达 10%，表明 NLO+PS 匹配中存在不可忽视的理论不确定性。
• 将 doublefsr 1 与来自参考文献 [5] 的新区域分离方法结合使用，可略微进一步减少尖峰，但对最终分布无显著影响。
• D1 样本（使用 doublefsr 1）在物理分布上与 D0 的差异不超过百分之几，证实了结果的一致性。
• 增加统计量无法解决尖峰问题，确认该问题具有结构性，需通过算法修正解决。