ハドロン衝突での光子生成イベントジェネレーションにおける終状態発散の除去 14aSL-2

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1 ハドロン衝突での光子生成イベントジェネレーションにおける終状態発散の除去 14aSL-2
尾高　茂 KEK 物理学会 (九州工大)

2 Di-photon () 生成 勿論、LHC の話 今回は... 「終状態発散の除去」の重要性 コンセプト 未完成 2010.9.14
物理学会 (九州工大)

3  生成は low-mass Higgs boson 測定の重要な channel
LHC での生成 gg 崩壊 H H + Q W gg + 1 jet gg gg + 2 jet Mgg (GeV) 大きな QED background Property 決定のためには background を良く知る必要がある Event generator が欲しい 物理学会 (九州工大)

4 PYTHIA や HERWIG でも simulate できる
QED background これは何の問題もない PYTHIA や HERWIG でも simulate できる これだけなら簡単なのだが、、、 物理学会 (九州工大)

5 単純な の QCD higher order Initial-state soft/collinear 発散 (QCD)
 通常の jet-matching (ME-PS matching) method で対処できる 物理学会 (九州工大)

6 全く新しい process Initial-state に gluon があるので大きな寄与が予想される
Initial-state collinear 発散 (QCD) だけでなく、 final-state collinear 発散 (QED) もある Initial-state に gluon があるので大きな寄与が予想される 物理学会 (九州工大)

7 Collinear/soft 発散の除去 実際の現象に発散は無い Phase-space slicing
Phase space を visible 領域と invisible (soft) 領域に分ける NLO 計算など Invisible 領域で virtual correction の発散と相殺  (大きな) 負の cross section: 計算では問題ない Multiple radiation 効果 Factorization: 量子力学  確率過程 無限次の足し合わせで有限化 Exponentiation, Resummation, Parton shower 物理学会 (九州工大)

8 GR@PPA event generator の現状
Initial-state QCD 発散には対処済 LLL (Limited Leading-Log) subtraction Custom-made PS (Parton Shower) Final-state QED 発散には暫定措置 DR(g-jet) cut jet: hard interaction からの q or g h: pseudo-rapidity 物理学会 (九州工大)

9 Higgs search の typical な cut を適用
simulation 発散 Initial-state QCD 発散は LLL subtraction で除去 Final-state QED 発散は暫定的に DR cut で回避 　　　R(g-jet) > 0.2 Initial-state PS を適用 Generate した event に対して： all 追加条件 R(g-jet) > 0.4 R(g-jet) > 0.7 Radiative process、特に qg  q の寄与が非常に大きい 充分に isolate した event の寄与も大きい R(g-jet) > 0.4 としても non-rad. の 2.6 倍 radiative non-radiative 実験では R(g-jet) < 0.4 の event を完全に排除する事は不可能なので、実際はもっと多いはず 物理学会 (九州工大)

10 Final-state QED 発散の除去 通常の QCD jet-matching method では対処できない
CKKW (Sherpa), MLM (AlpGen) etc. NLO 計算 program DIPHOX: phase-space slicing  pT(gg) 分布に不連続 ResBos: resummation  inclusive spectrum のみ どちらも event generator には適さない From arXiv 勿論、PYTHIA/HERWIG では対処できない 使える event generator は存在しない 物理学会 (九州工大)

11 可能な方法 Sudakov suppression Final-state LLL subtraction  GR@PPA
Radiative process の発散項に対する QCD multiple radiation の効果 (suppression) を解析的に適用 Initial-state QCD 発散に対して POWHEG が適用 DIPHOX グループが試みているが、、、 Final-state LLL subtraction Parton shower に含まれる発散項を数値的に radiative process から除去 Initial-state QCD 発散に適用した方法の拡張 物理学会 (九州工大)

12 Final-state LLL (Limited Leading-Log) subtraction
2 + の発散項 (LL term) 2 2 = + initial state QCD final state QED Non-radiative process  PS の leading term これらを差し引く (重複の解消)  残りは有限 PS は  subtraction も　　　　　　 に限定 QCD/QED 混合 PS が必要 hard g 条件付 i.e., Limited 物理学会 (九州工大)

13 まとめ LHC での 測定のためには QED diphoton 生成の理解が重要 Diphoton 生成には の寄与が大きい
Irreducible background Diphoton 生成には　　　　　　　　の寄与が大きい 　　　　　 の (多分) 3 倍以上 　　　　　　　 を含む実用的な event generator は無い Isolation 条件などの信頼できる study が出来ない での開発が進行中 各 process の matrix element は用意できた Final-state QED LLL subtraction の開発 QCD/QED 混合 final-state PS の開発 Hard g 条件が必要 PYTHIA PS は QED を含むので、暫定的に PYTHIA-PS で hard g が出るまで繰り返すという方法も考えられる 物理学会 (九州工大)

14 Further higher order が大きいのなら も大きいのでは？ 物理学会 (九州工大)

15 Direct photon の寄与が大きいのでは？ の寄与が大きい  gluon density に sensitive
と言われているが、 の寄与が大きいのでは？ これはただの QCD 2 jets + QED 補正 面白い？ 物理学会 (九州工大)