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PubblicatoAlberta Morandi Modificato 9 anni fa
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Lo spettro in p T del bosone di Higgs ad LHC giuseppe bozzi dipartimento di fisica e infn, firenze ifae,lecce 24/04/2003 in collaborazione con S.Catani,M.Grazzini,D.deFlorian
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Meccanismo di Higgs Modello Standard: teoria di gauge SU(2)xU(1) m l = m B = 0 Inserzione ‘a mano’ di termini di massa nella lagrangiana pregiudica invarianza di gauge e rinormalizzabilita’ (m=0) simm.globale SSBSSB: bosoni di Goldstone (m 0) simm.locale La SSB locale (meccanismo di Higgs) fornisce massa ai W +,W -,Z 0 ed ai leptoni tramite accoppiamenti trilineari alla Yukawa. H ‘Traccia’residua: bosone neutro, scalare, massivo H
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Limiti alla massa di H Ricerca diretta a LEP: m H > 114.4 GeV EW fits: m H < 193 GeV (contributi da loop di H alle osservabili elettrodeboli)
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Possibilita’ di scoperta di H ai futuri acceleratori LHC-Atlas Tevatron Run II
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Perche’studiare la distribuzione in p T ? Risoluzione, accettanza cinematica ed efficienza del rivelatore, modellizzazione degli eventi dipendono da p T La forma della distribuzione in p T puo’dettare strategie di analisi e triggering Utile per incrementare il rapporto segnale/fondo (canali , 4 leptoni)
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Il calcolo delle sezioni d’urto adroniche in QCD h 1, h 2 = adroni di stato iniziale (impulsi p 1,p 2 ) f a,f b = funzioni di distribuzione partoniche C = funzioni coefficiente (splitting partonico) H = processo partonico calcolato perturbativamente F = particella/e di stato finale S = termine di risommazione dell’emissione soffice
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Lo spettro in p T maggior parte degli eventi emissione multipla di gluoni soffici n s n s log m (M H /p T ) n s n s log m (M H /p T ) con (1 < m < 2n) metodi di calcolo: - parton showering (MonteCarlo: Pythia, Herwig) - risommazione (Parisi,Petronzio;1979) (Dokshitzer,Diakonov,Troian;1980) (Collins,Soper,Sterman;1985) s (M 2 H )espansione perturbativa controllata da s (M 2 H ) affidabile LO=O( 3 s ) noto gia’ da tempo (Ellis,Hinchliffe,Soldate, van der Bij; 88) NLO calcolato per via numerica ed analitica: (deFlorian, Grazzini, Kunzst;99) (Glosser, Schmidt; 02) (Ravindran,Smith,vanNeerven;02) 0 pTpT MHMH M A T C H I N G
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Risommazione: idea generale sL2sL2 sLsL …….. O( s ) 2sL42sL4 2sL32sL3 2sL22sL2 2sL2sLO( 2 s ) …….. n s L 2n n s L 2n-1 n s L 2n-2 …….. O( n s ) Ordine Fisso (ord.rel.: s L 2 ) 1 ∞ classe LL 1 ∞ classe NLL 1 ∞ classe NNLL Risommazione ( ord.rel.: 1/L ) +++ …… ~ exp ( n C n ’ n s L n+1 + n C n ’’ n s L n + n C n ’’’ n s L n-1 )
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La procedura di “matching” (d /dp T ) tot = (d /dp T ) res + (d /dp T ) fix - (d /dp T ) asym (d /dp T ) res = risommazione (d /dp T ) fix = ordine fisso (d /dp T ) asym = espansione della formula di risommazione allo stesso ordine 0 pTpT MHMH (d /dp T ) fix ~ (d /dp T ) asym (d /dp T ) res ~ (d /dp T ) asym (d /dp T ) tot
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Parton showering vs. risommazione 1.Tiene conto dei LL, indipendenti dal processo considerato 2.Mantiene trattamento esatto della cinematica del branching 3.Ha bisogno di correzioni da elementi di matrice a grandi p T 4.Mantiene la normalizzazione e la dipendenza dalla scala del calcolo LO 1.Risomma tutti i logaritmi, universali e non 2.Utilizzabile solo per processi inclusivi nello stato finale 3.Il matching permette di fornire la predizione su tutto lo spettro 4.Ha la normalizzazione e la dipendenza dalla scala del calcolo perturbativo di ordine piu’ alto
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Parton showering vs. risommazione (Balazs, Huston, Puljak; 00) disaccordoSostanziale disaccordo nella forma della distribuzione shiftatoPicco shiftato A grandi p T il MonteCarlo ha bisogno di correzioni, mentre il matching con il f.o. fornisce il giusto risultato
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Qualche formula……. Formula di risommazione –Si lavora nello spazio b (parametro d’impatto=variabile coniugata di p T ), dove gli effetti di emissione multipla fattorizzano e dove la conservazione di p T e’ esplicita Fattore di Sudakov –A 1,A 2,B 1 universali e noti da tempo (Kodaira,Trentadue;1982) (Catani,D’Emilio,Trentadue;1985) –B 2 calcolato recentemente per gg->H (deFlorian,Grazzini;2000)
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Il nostro calcolo Include l’informazione piu’ completa disponibile al momento: –Risommazione ad ordine NNLL per piccoli p T –Calcolo perturbativo a NLO per grandi p T –Matching ad ordine O( S 4 ) Migliora il formalismo di implementazione permettendo un matching molto preciso a piccoli p T
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Risultati per gg-->HX a NLL+LO (gb, Catani, deFlorian, Grazzini; hep-ph/0302104 & PLB,to be printed) Effetto rilevante per p T < 100 GeV Dipendenza dalla scala: 10% al picco Integrale della curva risommata in buon accordo col valore della tot (NLO)
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Risultati per gg-->HX a NNLL+NLO (gb, Catani, deFlorian, Grazzini; hep-ph/0302104 & PLB,to be printed) A p T ~ 50 GeV si ha (NLL+LO) > (NLO) > (LO), risommazione importante a p T intermedi! Picco leggermente piu’ basso rispetto al NLL+LO, coda piu’ importante ( tot (NNLO) ~ tot (NLO) ) Dipendenza dalla scala: 6% al picco buona convergenza
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Effetti non perturbativi E’ noto che la distribuzione in p T riceve importanti contributi non perturbativi nella regione di piccoli p T (grandi b) Esistono diversi metodi per tenerne conto (Davies,Webber,Stirling;1985) (Ladinsky,Yuan;1994) (Brock,Landry,Nadolsky,Yuan;2002) Nel nostro caso le deviazioni dal risultato puramente perturbativo sono al piu’ del 6%
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Conclusioni e progetti per il futuro ImportanzaImportanza risommazione piccoli e medi p T MatchingO( 4 s )Matching con l’ordine fisso a O( 4 s ) Stabilita’Stabilita’ delle caratteristiche della distribuzione in p T rispetto alle incertezze perturbative (scala, ordini superiori) Buon controlloBuon controllo dei contributi non perturbativi Estensione al Drell-Yan e ad altri processi
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