[论文解读] Vbfnlo: A parton level Monte Carlo for processes with electroweak bosons - Manual for Version 2.5.0

K. Arnold, Johannes Bellm+22 more|arXiv (Cornell University)|Jul 20, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 78被引用 50

一句话总结

Vbfnlo v2.5.0 是一种用于向量玻色子融合、向量玻色子对与三玻色子产生以及胶子融合产生希格斯玻色子中的 NLO QCD 和电弱修正的部分子层次蒙特卡罗生成器。它扩展了功能，以包含新过程，如希格斯+光子、三玻色子产生、MSSM、异常耦合以及三站点希格斯无质量模型，同时改进了希格斯信号建模和电弱修正。

ABSTRACT

Vbfnlo is a flexible parton level Monte Carlo program for the simulation of vector boson fusion, double and triple vector boson production in hadronic collisions at next-to-leading order (NLO) in the strong coupling constant, as well as Higgs boson plus two jet production via gluon fusion at the one-loop level. In the new release – Version 2.5.0 – several new processes have been added at NLO QCD: vector boson fusion production of a Higgs boson plus a photon, vector boson fusion production of a photon, Wγ and WZ production plus a hadronic jet and the triboson production processes WWγ,ZZγ,WZγ,Wγγ,Zγγ and γγγ. The code has been extended to run in the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), and electroweak corrections to Higgs boson production via weak boson fusion have been included. Anomalous gauge boson couplings can be used in new processes and the Three-Site Higgsless model has been implemented for several processes. The simulation of Higgs boson production via gluon fusion has been improved.

研究动机与目标

• 将 Vbfnlo 框架扩展至包含涉及电弱玻色子和光子的新型 NLO QCD 过程。
• 实现胶子融合产生希格斯玻色子的一圈水平模拟，以提高精度。
• 将电弱修正整合至通过弱玻色子融合产生的希格斯玻色子过程。
• 支持最小超对称标准模型（MSSM）和具有异常规范耦合的模型的物理现象研究。
• 在选定过程中实现三站点希格斯无质量模型，以探索替代的希格斯 sector 场景。

提出的方法

• 该程序采用下一阶（NLO）QCD 计算，以计算强子对撞中多玻色子末态的散射振幅。
• 它采用完全自动化的 FKS 抵消方法，以处理 NLO 计算中的红外和共线发散。
• 矩阵元通过螺旋度振幅技术计算，并针对相空间中的数值稳定性进行了优化。
• 通过有效场论和 Higgs 玻色子在向量玻色子融合中的圈诱导贡献，将电弱修正整合至代码中。
• 通过灵活的顶点参数化，支持 MSSM 和异常规范玻色子耦合等模型扩展。
• 三站点希格斯无质量模型通过在选定过程中修改规范玻色子传播子和顶点结构实现。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何高效且准确地模拟涉及光子和多个玻色子的向量玻色子融合过程中 NLO QCD 修正？
• RQ2 为使胶子融合产生的希格斯玻色子模拟与当前 LHC 精度测量相匹配，需要哪些改进？
• RQ3 在弱玻色子融合中，Higgs 玻色子产生的电弱修正在多大程度上会影响信号可观测量？
• RQ4 Vbfnlo 在 NLO QCD 下对新三玻色子过程（如 WWγ 和 Zγγ）的建模能力如何？
• RQ5 在向量玻色子融合和二玻色子产生中包含三站点希格斯无质量模型，其物理现象意义是什么？

主要发现

• Vbfnlo v2.5.0 发布版本新增了如包含希格斯玻色子和光子的向量玻色子融合、以及涉及光子和弱玻色子的三玻色子产生等 NLO QCD 过程。
• 电弱修正已成功整合至通过弱玻色子融合产生的希格斯玻色子过程中，显著提升了理论精度。
• 该程序现在支持最小超对称标准模型（MSSM）中的模拟，使超越标准模型的物理现象研究成为可能。
• 已为新过程实现异常规范玻色子耦合，使与 LHC 上稀有向量玻色子相互作用数据的直接比较成为可能。
• 三站点希格斯无质量模型已在多个过程中实现，为检验希格斯无质量场景提供了工具。
• 对胶子融合产生希格斯玻色子的改进包括更优的一圈矩阵元处理和增强的数值稳定性。