核心概念
本文首次在NNLO精度下,完整考慮了頂夸克質量效應對強子對撞中希格斯玻色子產生的影響,並使用MiNNLOPS方法將其與部分子簇射進行了匹配。
文獻資訊
Niggetiedt, M., & Wiesemann, M. (2024). Higgs-boson production in the full theory at NNLO+PS (MPP-2024-120). Max-Planck-Institut für Physik.
研究目標
本研究旨在於 NNLO QCD 精度下,首次在微分層級計算膠子融合產生希格斯玻色子的過程,並完整考慮頂夸克質量效應,以評估其對 LHC 相關觀測量的影響。
方法
採用 MiNNLOPS 方法,將 NNLO QCD 修正與部分子簇射進行匹配。
使用 OpenLoops 計算 pp → H、pp → Hj 和 pp → Hjj 過程的單圈平方振幅。
透過深度漸近展開,有效地評估了雙圈和三圈 gg → H 振幅。
對於計算量較大的雙圈 pp → Hj,採用基於三次 B 樣條的數值插值法。
主要發現
相較於無限重頂夸克近似 (HTL),完整考慮頂夸克質量效應後,總截面增加了約 6.2%。
在希格斯玻色子的橫向動量譜、領頭噴射粒子的橫向動量譜以及次領頭噴射粒子的橫向動量譜中,頂夸克質量效應呈現出相似的行為:在低橫向動量區域,效應約為 +6%,而在高橫向動量區域,效應則隨著橫向動量的增加而降低截面。
先前採用的頂夸克質量效應近似方法,對於 NNLO 可觀測量(如總截面和希格斯玻色子速度分佈)提供了良好的近似。
主要結論
在膠子融合產生希格斯玻色子的模擬中,必須考慮頂夸克質量效應。
本文開發的 pp → H MiNNLOPS 生成器,是目前模擬 LHC 希格斯玻色子信號事件最準確的工具。
意義
本研究為 LHC 上希格斯玻色子性質的精確測量提供了重要的理論依據,有助於更深入地理解希格斯機制和尋找超出標準模型的新物理現象。
局限性和未來研究方向
未來工作將考慮包含次領頭夸克質量效應,例如來自底夸克和粲夸克圈的效應。
可以採用類似的方法來處理更具挑戰性的輕夸克計算。
統計資料
與無限重頂夸克近似 (HTL) 相比,完整考慮頂夸克質量效應後,總截面增加了約 6.2%。
在橫向動量約為 500 GeV 時,頂夸克質量效應會使 HTL 近似下的截面減半。
先前採用的頂夸克質量效應近似方法與完整結果的差異在橫向動量約為 500 GeV 時小於 5%,而在 NNLO 可觀測量(如總截面和希格斯玻色子速度分佈)上僅有千分之幾的差異。