[论文解读] NLO event samples for the LHC

Maria Vittoria Garzelli, Ádám Kardos+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 6, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

本文提出一个基于网络的存储库，提供大型强子对撞机（LHC）上顶夸克对产生过程的NLO QCD精确蒙特卡罗事件样本，采用POWHEG方法生成，并通过Les Houches协定格式与部分子喷注展开耦合。样本涵盖t\bar{t}、t\bar{t}+H和t\bar{t}+jet末态，支持具有NLO精度和部分子喷注效应的全微分强子末态模拟，且经独立计算和实验截断条件验证。

ABSTRACT

We introduce a twiki page with collections of generated Monte Carlo event samples in proton-proton collisions at LHC energies including a heavy quark-antiquark pair in the final state. These samples are generated with the POWHEG method and can be used to prepare distributions at the NLO accuracy with first radiation treated according to the parton shower approach. Information related to each event is stored in the form prescribed by the Les Houches Accords. Standard parton shower Monte Carlo programs can be used to further evolve these events, and simulate events at the hadron level, ready for almost arbitrary experimental analysis. Currently the available final states are the following: (i) t + \bar{t}, (ii) t + \bar{t} + H, (iii) t + \bar{t} + jet, while the generation of several other final states is in progress.

研究动机与目标

• 为LHC上顶夸克对产生过程与标准模型粒子的关联过程提供具有NLO精度、可直接用于部分子喷注模拟的事件样本。
• 通过结合NLO矩阵元与部分子喷注和强子化效应，实现理论预测与实验数据的直接对比。
• 利用POWHEG框架，建立HELAC-NLO（NLO计算）与PYTHIA、HERWIG（部分子喷注程序）之间的标准化、可重用接口。
• 通过与已发表的NLO结果及独立振幅计算器的交叉检验，验证生成样本的准确性。
• 通过提供附带分析脚本与物理参数的可下载事件文件，支持实验分析工作。

提出的方法

• 事件样本使用POWHEG-BOX框架生成，该框架将NLO矩阵元与部分子喷注中的首次辐射相结合。
• 矩阵元通过HELAC-Oneloop（Born过程与真实发射）和HELAC-PHEGAS（真实发射）计算，色荷与自旋关联通过HELAC-Dipoles处理。
• 使用Les Houches事件文件（LHEF）格式存储事件信息，确保与标准部分子喷注程序的兼容性。
• 首次辐射按横动量排序定义，与POWHEG方法中对大对数项的重求和一致。
• 喷注演化使用PYTHIA 6.425和HERWIG 6.520完成，喷注重建通过FastJet 2.4.3实现。
• HERWIG中未实现宽角软发射的截断喷注，可能导致低横动量区域存在微小差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何高效地将NLO QCD修正与部分子喷注接口，以生成LHC顶夸克物理中准确的强子末态事件样本？
• RQ2 生成的事件样本与已发表的NLO截面和微分分布的符合程度如何？
• RQ3 部分子喷注与强子化效应对t\bar{t}+jet和t\bar{t}+H末态中$H_\perp$分布的影响是什么？
• RQ4 不同振幅计算器（如HELAC-NLO与MADLOOP）之间的矩阵元计算一致性如何？
• RQ5 POWHEG-BOX框架能否可靠地生成既具有NLO精度又兼容标准实验分析工具的事件文件？

主要发现

• 本工作计算的t\bar{t}+jet与t\bar{t}+H过程截面与已发表的NLO结果在积分统计不确定度范围内一致。
• POWHEG-BOX矩阵元与MADLOOP计算结果在所有测试相空间区域均一致至5–6位有效数字。
• 喷注横动量与希格斯粒子快度的微分分布显示，NLO与PowHel（POWHEG+HELAC）预测之间具有良好一致性，偏差在超出NLO精度范围时可预期。
• 当应用部分子喷注时，$H_\perp$分布显著变软，符合喷注机制的预期，且PYTHIA与HERWIG模拟中趋势一致。
• 在大部分$H_\perp$谱区，PowHel+HERWIG与PowHel+PYTHIA预测的比值保持在~10%以内，表明结果在不同喷注模型下具有鲁棒性。
• HERWIG中缺少截断喷注导致低-$p_\perp$区域存在微小但非零效应，然而先前研究已表明该效应可忽略。