[论文解读] On the W&Y interpretation of high-energy Drell-Yan measurements.

Lorenzo Ricci, Riccardo Torre+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 29, 2020

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 56被引用 8

一句话总结

本文提出了一种新颖的解析重加权方法，用于计算高能Drell-Yan测量的下一阶修正QCD和单圈电弱修正，实现了无需参数扫描的高效全局新物理参数探索。该方法生成一致的喷射事件，并对LHC和HL-LHC的探测能力进行投影，证实了在复合希格斯模型中对W和Y参数探测的增强灵敏度。

ABSTRACT

High-energy neutral and charged Drell--Yan differential cross-section measurements are powerful probes of quark-lepton contact interactions that produce growing-with-energy effects. This paper provides theoretical predictions of the new physics effects at the Next-to-Leading order in QCD and including one-loop EW corrections at the single-logarithm accuracy. The predictions are obtained from SM Monte Carlo simulations through analytic reweighting. This eliminates the need of performing a scan on the new physics parameter space, enabling the global exploration of all the relevant interactions. Furthermore, our strategy produces consistently showered events to be employed for a direct comparison of the new physics predictions with the data, or to validate the unfolding procedure than underlies the cross-section measurements. Two particularly relevant interactions, associated with the W and Y parameters of EW precision tests, are selected for illustration. Projections are presented for the sensitivity of the LHC and of the HL-LHC measurements. The impact on the sensitivity of several sources of uncertainties is quantified.

研究动机与目标

• 开发一种理论框架，用于将高能Drell-Yan测量解释为夸克-轻子接触相互作用的探针。
• 实现在无需计算成本高昂的扫描下对新物理参数空间的全局探索。
• 生成与实验数据可直接比较的一致喷射蒙特卡罗事件。
• 量化LHC和HL-LHC对维度-6算符的灵敏度，特别是与W和Y参数相关的算符。
• 评估理论、参数和统计不确定性对新物理探测能力的影响。

提出的方法

• 使用标准模型蒙特卡罗事件的解析重加权，以纳入NLO QCD和单对数、双对数电弱修正。
• 应用源自有效场论的重加权因子，编码当前-当前四费米子算符的威尔逊系数。
• 利用POWHEG方法生成具有一致QCD和QED喷射的事件。
• 使用DsixTools中的跑动耦合修正和β函数计算重加权因子。
• 通过在似然框架中传播参数不确定性和理论误差，整合理论不确定性。
• 采用基于似然的统计推断方法，结合相空间分箱，进行灵敏度投影。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何高效地将NLO QCD和电弱修正纳入Drell-Yan截面预测，以支持新物理搜索？
• RQ2 LHC和HL-LHC对复合希格斯模型中W和Y参数探针的灵敏度范围如何？
• RQ3 理论不确定性（尤其是来自PDF和高阶修正）如何影响新物理灵敏度？
• RQ4 解析重加权能否替代全事件生成扫描以实现全局EFT拟合？
• RQ5 电弱对数修正对高能下探测能力投影的影响是什么？

主要发现

• 该方法可在无需扫描的情况下实现新物理参数的全局探索，显著降低计算成本，同时保持高精度。
• 新物理贡献的理论不确定性可忽略不计；主要不确定性来自SM项，尤其是PDF。
• NNLO QCD修正足以控制理论不确定性，而单圈电弱修正对精度至关重要。
• 即使在HL-LHC下，两圈电弱对数的影响也微乎其微，表明单对数精度已足够。
• 随着亮度提高，W和Y参数的投影灵敏度显著提升，95%置信水平下可覆盖高达3000 fb⁻¹的积分亮度。
• 该框架可扩展至全局EFT拟合和多变量截面分析，尤其适用于角分布分析。