Lo spettro in p del bosone di Higgs
Lo spettro in p del bosone di Higgs ad LHC T giuseppe bozzi dipartimento di fisica e infn, firenze ifae, lecce 24/04/2003 in collaborazione con S. Catani, M. Grazzini, D. de. Florian
Limiti alla massa di H • Ricerca diretta a LEP: m. H > 114. 4 Ge. V • EW fits: m. H < 193 Ge. V (contributi da loop di H alle osservabili elettrodeboli)
Perche’studiare la distribuzione in p ? T • Risoluzione, accettanza cinematica ed efficienza del rivelatore, modellizzazione degli eventi dipendono da p • La forma della distribuzione in p puo’dettare strategie di analisi e triggering • Utile per incrementare il rapporto segnale/fondo (canali , 4 leptoni) T T
Il calcolo delle sezioni d’urto adroniche in QCD • • • h 1, h 2 = adroni di stato iniziale (impulsi p 1, p 2) fa, fb = 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
Lo spettro in p. T 0 p. T MH • maggior parte degli eventi • emissione multipla di gluoni soffici • nslogm(MH/p. T) con (1 < m < 2 n) • metodi di calcolo: - parton showering (Monte. Carlo: Pythia, Herwig) - risommazione (Parisi, Petronzio; 1979) (Dokshitzer, Diakonov, Troian; 1980) (Collins, Soper, Sterman; 1985) M A T C H I N G • 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: (de. Florian, Grazzini, Kunzst; 99) (Glosser, Schmidt; 02) (Ravindran, Smith, van. Neerven; 02)
Risommazione: idea generale s. L 2 s. L ……. . O( s) 2 s L 4 2 s L 3 2 s L 2 2 s. L O( 2 s) ……. . 1∞ + (ord. rel. : s. L 2) ……. . ns. L 2 n-1 ns. L 2 n-2 ……. . Ordine Fisso O( ns) 1∞ + …… classe LL classe NNLL ~ exp ( n. Cn’ ns. Ln+1 + n. Cn’’ ns. Ln + n. Cn’’’ ns. Ln-1 ) Risommazione (ord. rel. : 1/L)
La procedura di “matching” (d /dp. T)tot= (d /dp. T)res + (d /dp. T)fix - (d /dp. T)asym • (d /dp. T)res = • (d /dp. T)fix = • (d /dp. T)asym = 0 risommazione ordine fisso espansione della formula di risommazione allo stesso ordine MH p. T (d /dp. T)res ~ (d /dp. T)asym (d /dp. T)fix ~ (d /dp. T)asym (d /dp. T)tot
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 (de. Florian, Grazzini; 2000)
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
Risultati per gg-->HX a NLL+LO (gb, Catani, de. Florian, Grazzini; hep-ph/0302104 & PLB, to be printed) • Effetto rilevante per p. T < 100 Ge. V • Dipendenza dalla scala: 10% al picco • Integrale della curva risommata in buon accordo col valore della tot(NLO)
Risultati per gg-->HX a NNLL+NLO (gb, Catani, de. Florian, Grazzini; hep-ph/0302104 & PLB, to be printed) • A p. T ~ 50 Ge. V 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
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%
Conclusioni e progetti per il futuro • • • Importanza risommazione piccoli e medi p. T Matching con l’ordine fisso a O( 4 s) Stabilita’ delle caratteristiche della distribuzione in p. T rispetto alle incertezze perturbative (scala, ordini superiori) • Buon controllo dei contributi non perturbativi • Estensione al Drell-Yan e ad altri processi
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