[论文解读] Nonperturbative corrections and showering in NLO-matched event generators

S. Dooling, P. Gunnellini+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 26, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 18被引用 4

一句话总结

本文介绍了并分析了在LHC喷注产生过程中，NLO匹配蒙特卡罗事件生成器中的非微扰（NP）和部分子喷注（PS）修正因子 $K^{NP}$ 和 $K^{PS}$。利用NLO-MC模拟，结果表明 $K^{PS}$ 由于共线喷注中的能量-动量守恒，引|起了与 $p_T$ 和快度相关的运动学偏移，显著影响前向快度区的喷注形状，尤其是在 $|y| \approx 1.5$ 之后。这些效应非平凡，不能简单视为缩放修正。

ABSTRACT

We study contributions from nonperturbative effects and parton showering in NLO event generators, and present applications to jet final states. We find pT-dependent and rapidity-dependent corrections which can affect the shape of observed jet distributions at the LHC. We illustrate numerically the kinematic shifts in longitudinal momentum distributions from the implementation of energy-momentum conservation in collinear shower algorithms.

研究动机与目标

• 分离并量化NLO匹配事件生成器中喷注末态的非微扰（NP）和部分子喷注（PS）修正。
• 通过引入基于NLO-MC的一致方法，解决将LO-MC NP修正与NLO计算结合时的不一致性。
• 研究部分子喷注对硬散射子过程中纵向动量分数 $x$ 的影响，特别是在非对称相空间中。
• 评估 $K^{PS}$ 修正在横动量和快度范围内的数值显著性，尤其是在前向区域。
• 评估这些修正对理论与LHC喷注数据之间精确比较的影响，包括PDF拟合。

提出的方法

• 定义 $K^{NP} = N_{\text{NLO-MC}}^{(\text{ps+mpi+had})} / N_{\text{NLO-MC}}^{(\text{ps})}$，以从强子化和多部分子相互作用中分离出非微扰效应。
• 定义 $K^{PS} = N_{\text{NLO-MC}}^{(\text{ps})} / N_{\text{NLO-MC}}^{(0)}$，通过有无喷注的NLO-MC模拟，单独隔离部分子喷注的影响。
• 使用POWHEG框架生成带有和不带部分子喷注的NLO-MC事件，以实现 $K^{PS}$ 和 $K^{NP}$ 的一致比较。
• 应用反-$k_t$ 喷注算法，$R=0.5$ 和 $R=0.7$，提取不同快度区域的喷注横动量分布。
• 分析喷注前后纵向动量分数 $x$ 的分布，以量化由于能量-动量守恒导致的运动学偏移。
• 比较Pythia与Herwig喷注实现的结果，以评估对喷注细节的敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 部分子喷注引起的 $K^{PS}$ 修正如何影响NLO匹配事件生成器中喷注横动量分布的形状？
• RQ2 在前向区域，$K^{PS}$ 修正在多大程度上依赖于 $p_T$ 和快度？
• RQ3 由于共线喷注和能量-动量守恒，部分子级 $x$ 分布中的纵向动量偏移的来源和大小是什么？
• RQ4 $K^{PS}$ 和 $K^{NP}$ 修正与传统LO-MC基NP修正在 $p_T$ 和快度依赖性上有什么不同？
• RQ5 能否将 $K^{PS}$ 修正视为简单的缩放因子？还是其具有非平凡且运动学复杂的特性？

主要发现

• $K^{PS}$ 修正因子具有 $p_T$ 和快度依赖性，在大 $|y|$ 区域影响显著，尤其在 $y \approx 1.5$ 之后，纵向动量偏移变得不可忽略。
• 由于喷注导致的喷部分子纵向动量分数 $x$ 的运动学偏移在中央快度区可忽略，但在前向快度区显著增长，导致每个事件的硬散射运动学发生变化。
• $K^{PS}$ 修正在前向区域最大，源于初态和末态喷注的共同贡献，其中低 $p_T$ 时初态喷注占主导，高 $p_T$ 时末态喷注占主导。
• $K^{PS}$ 修正不能视为简单的缩放因子，因其初态与末态辐射之间存在非平凡且非可加的相互作用。
• 基于NLO-MC的 $K^{NP}$ 因子与LO-MC不同，原因在于NLO情况下部分子动量分数定义和 $k_T$ 截断尺度存在差异。
• 这些修正显著影响喷注分布的形状，可能影响利用包括喷注和矢量玻色子数据进行的全球PDF拟合。