[论文解读] HEJ 2.2: W boson pairs and Higgs boson plus jet production at high energies

Jeppe R. Andersen, B. Ducloué+7 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2023

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 32被引用 2

一句话总结

HEJ 2.2 是一种增强的蒙特卡洛事件生成器，实现了对相同电荷终态的 W 玻色子对产生以及多 jets 过程的高能重求和，同时也实现了与一个或多个 jets 伴随的 Higgs 玻色子产生。通过先进的匹配接口，将所有阶次的高能对数重求和与固定阶次预测相结合，提升了精度，使得在传统微扰理论失效的高多重性 jets 过程中也能实现精确模拟。

ABSTRACT

We present version 2.2 of the High Energy Jets (HEJ) Monte Carlo event generator for hadronic scattering processes at high energies. The new version adds support for two further processes of central phenomenological interest, namely the production of a W boson pair with equal charge together with two or more jets and the production of a Higgs boson with at least one jet. Furthermore, a new prediction for charged lepton pair production with high jet multiplicities is provided in the high-energy limit. The accuracy of HEJ 2.2 can be increased further through an enhanced interface to standard predictions based on conventional perturbation theory. We describe all improvements and provide extensive usage examples. HEJ 2.2 can be obtained from https://hej.hepforge.org.

研究动机与目标

• 将高能喷流（HEJ）框架扩展，以包含对终态中包含两个或更多 jets 的同电荷 W 玻色子对产生的高能重求和。
• 实现与单个 jets 伴随的 Higgs 玻色子产生的高能重求和，此前该功能仅限于两个或更多 jets 的情况。
• 为高喷流多重性下带电轻子对产生的纯重求和预测提供支持，此时固定阶次匹配已不再可行。
• 增强与固定阶次生成器的接口，以支持微分重加权至下一 leading 阶（NLO）、低 pT 喷流过滤以及更广泛的输入事件文件流式传输。

提出的方法

• 使用 HEJ 框架对部分中心系能量中的大对数进行高能重求和，该方法对 ˆs/p⊥^2 对数实现所有阶次重求和。
• 将重求和矩阵元整合进一个灵活的蒙特卡洛事件生成器，能够处理包含多个 jets 的复杂末态。
• 将匹配接口扩展至传统固定阶次生成器，以支持微分重加权至下一 leading 阶（NLO）精度。
• 引入新功能，用于过滤低横动量 jets 并流式传输多种输入事件格式。
• 通过高能重求和支持 Higgs 玻色子与一个 jet 的产生，此前该功能仅限于两个或更多 jet 的情况。
• 通过虚拟光子或 Z 玻色子实现高喷流多重性下轻子对产生的纯重求和预测。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否成功将高能重求和扩展至终态中包含两个或更多 jets 的同电荷 W 玻色子对产生？
• RQ2 是否可以实现对与单个 jet 伴随的 Higgs 玻色子产生进行精确的高能重求和，而非必须要求至少两个 jet？
• RQ3 如何将高能重求和与固定阶次预测结合，以应对高喷流多重性下匹配计算变得不可行的过程？
• RQ4 如何改进 HEJ 与固定阶次生成器之间的接口，以支持微分重加权和低 pT 喷流过滤等高级功能？
• RQ5 能否为具有多个 jets 的轻子对产生可靠生成纯重求和预测，从而避免固定阶次计算的局限性？

主要发现

• HEJ 2.2 顺利实现了对终态中包含两个或更多 jets 的同电荷 W 玻色子对产生的高能重求和，使高能区域的预测更加准确。
• 该框架现在支持与单个 jet 伴随的 Higgs 玻色子产生，将可访问过程的范围扩展至此前至少需要两个 jet 的限制。
• 现已可为高喷流多重性下的带电轻子对产生提供纯重求和预测，克服了固定阶次匹配的局限性。
• 增强的接口支持微分重加权至下一 leading 阶（NLO），使与实验数据的高精度比较成为可能。
• 新版本支持低横动量 jets 的过滤以及更广泛范围的输入事件文件流式传输，提升了可用性并增强了与外部工具的集成能力。
• HEJ 2.2 可在 https://hej.hepforge.org 公开获取，支持 Docker 和源码安装方式，并提供全面的文档和测试流程。