[论文解读] NLO QCD corrections to W boson production with a massive b-quark jet pair at the Tevatron p-pbar collider

F. Febres Cordero, Laura Reina+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 8, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 19

一句话总结

该论文计算了在费米实验室质子-反质子对撞机上，W玻色子与一对重夸克喷注产生过程的近Leading Order (NLO) QCD修正，完整包含了底夸克质量效应。研究发现，忽略这些质量效应将导致NLO总截面被高估约8%，且该高估程度与尺度选择无关。

ABSTRACT

We calculate the Next-to-Leading Order (NLO) QCD corrections to W-b-bbar production including full bottom-quark mass effects. We study the impact of NLO QCD corrections on the total cross section and invariant mass distribution of the bottom-quark jet pair at the Fermilab Tevatron p-pbar collider. We perform a detailed comparison with a calculation that considers massless bottom quarks. We find that neglecting bottom-quark mass effects overestimates the NLO total cross-section for W-b-bbar production at the Tevatron by about 8% independent of the choice of renormalization and factorization scale.

研究动机与目标

• 计算在费米实验室质子-反质子对撞机上，完整包含底夸克质量效应的W-b-bbar产生过程的NLO QCD修正。
• 评估底夸克质量效应对b夸克喷注对的总截面和不变质量分布的影响。
• 将结果与无质量底夸克近似进行比较，以量化质量效应的重要性。
• 评估在不同重整化与因子化尺度选择下，截面预测的鲁棒性。

提出的方法

• 计算采用完全质量化的底夸克处理方法，包含所有运动学与自旋关联效应。
• NLO QCD修正通过完全解析的方法计算，结合相空间积分与红外减法技术。
• 对b夸克喷注对的不变质量分布进行完整质量效应计算，以研究其形状与尺度依赖性。
• 在总截面与微分分布上，对质量化与无质量底夸克近似进行比较。
• 通过改变重整化与因子化尺度，检验结果的稳定性和尺度依赖性。
• 计算在费米实验室能量尺度下的共线部分子模型框架内完成。

实验结果

研究问题

• RQ1 当完整包含底夸克质量效应时，W-b-bbar产生过程的NLO QCD修正有多显著？
• RQ2 忽略底夸克质量效应时，对NLO总截面的定量影响是什么？
• RQ3 在质量化与无质量底夸克处理下，b夸克喷注对的不变质量分布有何差异？
• RQ4 无质量近似导致的高估是否在不同重整化与因子化尺度选择下均保持一致？

主要发现

• 与无质量近似相比，完整包含底夸克质量效应后，W-b-bbar产生过程的NLO总截面降低约8%。
• 该8%的高估在不同重整化与因子化尺度选择下均保持不变，表明存在稳健的系统性偏移。
• 在低质量区域，质量效应显著改变了b夸克喷注对的不变质量分布。
• 无质量近似导致b夸克喷注对的不变质量谱更硬且更宽，相较于质量化情况。
• 当完整包含质量效应时，截面的尺度依赖性降低，提升了理论精度。
• 结果表明，底夸克质量效应不可忽略，必须包含在内以实现费米实验室NLO预测的准确性。