LHC実験のためのQCD高次補正を含むイベント・ジェネレータの開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14340081
• 研究機関: 高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 清水 韶光 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (20011744)
• 研究分担者: 石川 正 高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 助教授 (90184481) ; 金子 敏明 高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 教授 (40177522) ; 川端 節彌 高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 教授 (40152996) ; 栗原 良将 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (50195559) ; 藤本 順平 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (90202291)
• キーワード: LHC実験 / QCD / 高次補正 / イベント・ジェネレータ / NLLパートンシャワー / 自動計算 / 多体生成反応 / NLO計算

研究概要

本グループにより開発されている、GRACEと呼ばれるファインマン振幅の自動生成プログラムを改良し、QCD(強い相互作用を記述する場の量子力学的理論)の高次補正効果を取り入れたイベント・ジェネレータ(仮想事象生成プログラム)を作成するための基礎的研究を引き続き行った。
平成15年度においては、陽子・(反)陽子衝突における多体生成反応のジェネレーターである,GR@PPAを作成しプログラムを公開した。本プログラムは昨年度公開したGR@PPA_4bプログラムを拡張し,より一般的な枠組み上に以下の反応過程のトリー近似(LO)イベント・ジェネレータを集大成したのもである:
1)W+jets(3ジェットまで)
2)Z+jets(3ジェットまで)
3)4-ボトム クォーク生成過程(GR@PPA_4b)
4)トップクォーク対生成(および,その崩壊を含む)過程
5)2ボソン生成(WW,WZ,ZZ,および4フェルミオンへの崩壊を含む)過程
高次補正としては4点関数の1-ループ図を計算するライブラリーを作成し,光子+ジェット生成過程に対して1-loop (NLO)計算を行った。次元正則化による次数が最も高い赤外発散項がキャンセルすることを確認した。
また,ハドロン衝突における初期状態からのジェットの輻射に関してQCD理論におけるNext-to-Leading次数の寄与をモンテカルロ法で計算するパートンシャワー模型を開発した。既存の構造関数の結果を再現することを確認した。上記のNLO計算と併用することで,QCDによる従来にない予言精度を有するイベントジェネレータを開発できることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] G.Belanger et al.: "FULL ONE LOOP ELECTROWEAK RADIATIVE CORRECTIONS TO SINGLE HIGGS PRODUCTION IN E+ E-"Physics Letters. B559. 252-262 (2003)
• [文献書誌] G.Belanger et al.: "FULL O(ALPHA) ELECTROWEAK AND O(ALPHA (S)) CORRECTIONS TO E+ E- ---> T ANTI-T H."Physics Letters. B571. 163-172 (2003)
• [文献書誌] G.Belanger et al.: "FULL O(ALPHA) ELECTROWEAK CORRECTIONS TO DOUBLE HIGGS STRAHLUNG AT THE LINEAR COLLIDER"Physics Letters. B576. 152-164 (2003)
• [文献書誌] J.Fujimoto et al.: "GRACE/SUSY AUTOMATIC GENERATION OF TREE AMPLITUDES IN THE MINIMAL SUPERSYMMETRIC STANDARD MODEL."Computer Physics Communications. 153. 106-134 (2003)
• [文献書誌] Y.Kurihara et al.: "QCD EVENT GENERATORS WITH NEXT-TO-LEADING ORDER MATRIX ELEMENTS AND PARTON SHOWERS."Nuclear Physics. B654. 301-309 (2003)
• [文献書誌] S.Tsuno et al.: "GR@PPA 4B : A FOUR BOTTOM QUARK PRODUCTION EVENT GENERATOR FOR PP/P ANTI-P COLLISIONS"Computer Physics Communications. 151. 216-240 (2003)