CMS 8 TeV顶夸克对实验数据对CT18NNLO胶子部分子分布函数的影响

doi:10.3785/j.issn.1008-9497.2023.03.008

浙江大学学报（理学版）

2023, Vol. 50

Issue (3): 310-315 DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.03.008

物理学

CMS 8 TeV顶夸克对实验数据对CT18NNLO胶子部分子分布函数的影响

木沙江·卡得尔,霍文生,阿布力克木·吐尔孙,沙依甫加马力·达吾来提(

)

新疆大学物理科学与技术学院，新疆乌鲁木齐 830046

The impact of CMS 8 TeV top quark pair production data on CT18NNLO gluon-parton distribution function

Kadir MUSAJAN,Wensheng HUO,Tursun ABLIKIM,Dulat SAYIPJAMAL(

)

School of Physics Science and Technology，Xinjiang University，Urumqi 830046，China

全文: PDF(3163 KB)

HTML( 4 )

摘要：

在不进行量子色动力学（quantum chromodynamics，QCD）整体分析的情况下，估算新数据对部分子分布函数（parton distribution functions，PDF）的影响，以及用更新的部分子分布函数预测其他可观测量不确定度的贡献是一项非常有用的工作。首先，用更新和优化的部分子分布函数软件ePump（error PDF updating method package）研究由CMS 8 TeV顶夸克对产生的微分散射截面 $1 / σ d σ / d y t t ˉ$ 、 $1 / σ d σ / d m t t ˉ ?$ 、 $1 / σ d σ / d y t$ 和 $1 / σ d σ / d p T t$ 等实验数据对CT18NNLO胶子部分子分布函数的影响，然后，用更新后的部分子分布函数计算 $1 / σ d σ / d y t t ˉ$ 、 $1 / σ d σ / d m t t ˉ$ 、 $1 / σ d σ / d y t$ 和 $1 / σ d σ / d p T t$ ，并将计算所得理论值与实验值进行比较。结果表明，随着实验测量技术的发展，可获取的由顶夸克对产生的微分散射截面数据点越多，其对胶子部分子分布函数的确定作用越大。

关键词： 部分子分布函数; ePump; 顶夸克对的产生

Abstract:

Without performing a full quantum chromodynamics (QCD) global analysis, it is very useful to estimate the impact of a new data (or data sets) on parton distribution functions (PDF) and the contribution of updated parton distribution functions to the uncertainties of other observables. In this paper by applying error PDF updating method package (ePump), we analyze the impact of the CMS 8 TeV top quark pair generated differential cross section data $1 / σ d σ / d y t t ˉ$ , $1 / σ d σ / d m t t ˉ ?$ , $1 / σ d σ / d y t$ and $1 / σ d σ / d p T t$ on CT18NNLO gluon-PDF. In addition, using ePump-updated parton distribution functions, we calculate $1 / σ d σ / d y t t ˉ$ , $1 / σ d σ / d m t t ˉ$ , $1 / σ d σ / d y t$ and $1 / σ d σ / d p T t$ distributions and compare the results with experimental data. It shows that with the improvement of experimental measuring technology, the remarkable contribution from top quark pair production data to the determination of gluon-parton distribution will be raised greatly if more data points of top quark pair generated differential cross sections can be measured.

Key words: parton distribution function ePump top-pair production

收稿日期: 2020-07-10 出版日期: 2023-05-19

CLC:

O 572.2

基金资助: 国家自然科学基金资助项目(11965020)

通讯作者: 沙依甫加马力·达吾来提 E-mail: sdulat@hotmail.com

作者简介: 木沙江·卡得尔（1993—），ORCID：https：//orcid.org/0000-0001-8378-0978，男，硕士研究生，主要从事顶夸克物理研究.

	服务
	把本文推荐给朋友
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	RSS
	作者相关文章
	木沙江·卡得尔
	霍文生
	阿布力克木·吐尔孙
	沙依甫加马力·达吾来提

引用本文:

木沙江·卡得尔,霍文生,阿布力克木·吐尔孙,沙依甫加马力·达吾来提. CMS 8 TeV顶夸克对实验数据对CT18NNLO胶子部分子分布函数的影响[J]. 浙江大学学报（理学版）, 2023, 50(3): 310-315.

Kadir MUSAJAN,Wensheng HUO,Tursun ABLIKIM,Dulat SAYIPJAMAL. The impact of CMS 8 TeV top quark pair production data on CT18NNLO gluon-parton distribution function. Journal of Zhejiang University (Science Edition), 2023, 50(3): 310-315.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/sci/CN/10.3785/j.issn.1008-9497.2023.03.008 或 https://www.zjujournals.com/sci/CN/Y2023/V50/I3/310

图1 夸克-反夸克湮灭过程（a）和胶子-胶子融合过程（b）（c）（d）中顶夸克对产生的领头阶费曼图

可观测量	单位	数据点/个	区间间隔
$(1 / σ) d σ / d y t t ˉ$	-	10	｛-2.5， -1.3， -0.9， -0.6， -0.3， 0.0， 0.3， 0.6， 0.9， 1.3， 2.5｝
$(1 / σ) d σ / d m t t ˉ$	GeV^-1	7	｛345， 400， 470， 550， 650， 800， 1 100， 1 600｝
$(1 / σ) d σ / d y a v t$	-	10	｛-2.5， -1.6， -1.2， -0.8， -0.4， 0.0， 0.4， 0.8， 1.2， 1.6， 2.5｝
$(1 / σ) d σ / d p T, a v t$	GeV^-1	8	｛0， 60， 100， 150， 200， 260， 320， 400， 500｝

表1 计算8 TeV 顶夸克对产生微分散射截面所用的主要参数

图2 理论值与实验值的比较

图3 CT18NNLO胶子部分子分布函数和更新后的CT18NNLO+CMSNytt¯，CT18NNLO+CMSNmtt¯，CT18NNLO+CMSNyt和CT18NNLO+CMSNpTt胶子部分子分布函数的中心值和误差带比较

1	CATANI S， DEVOTO S， GRAZZINI M， et al. Top-quark pair hadroproduction at next-to-next-to-leading order in QCD［J］. Physical Review D， 2019， 99（5）： 051501. DOI：10.1103/PhysRevD.99.051501 doi: 10.1103/PhysRevD.99.051501
2	CZAKON M， FERROGLIA A， MITOV A， et al. Top quark pair production at complete NLO accuracy with NNLO+NNLL corrections in QCD［J］. Chinese Physics C， 2020， 44（8）： 083104. DOI：10. 48550/arXiv.1901.08281 doi: 10. 48550/arXiv.1901.08281
3	REZAEI B， BOROUN G R. Searching for top quark pair production cross section at LHeC and FCC-eh［J］. Europhysics Letters， 2020， 130（3）： 51002. DOI：10.1209/0295-5075/130/51002 doi: 10.1209/0295-5075/130/51002
4	GAO J， GUZZI M， HUSTON J， et al. CT10 next-to-next-to-leading order global analysis of QCD［J］. Physical Review D， 2014， 89（3）： 033009. DOI：10.1103/PhysRevD.89.033009 doi: 10.1103/PhysRevD.89.033009
5	DULAT S， HOU T J， GAO J， et al. New parton distribution functions from a global analysis of quantum chromodynamics［J］. Physical Review D， 2016， 93（3）： 033006. DOI：10.1103/PhysRevD.93. 033006 doi: 10.1103/PhysRevD.93. 033006
6	HOU T J， GAO J， HOBBS T J， et al. New CTEQ global analysis of quantum chromodynamics with high-precision data from the LHC［J］. Physical Review D， 2021， 103（1）： 014013. DOI：10.1103/PhysRevD. 103.014013 doi: 10.1103/PhysRevD. 103.014013
7	BALL R D， BERTONE V， CARRAZZA S， et al. Parton distributions for the LHC run II［J］. Journal of High Energy Physics， 2015， 2015（4）： 40. DOI：10.1007/JHEP04（2015）040 doi: 10.1007/JHEP04（2015）040
8	KHACHATRYAN V， SIRUNYAN A M， TUMASYAN A， et al. Measurement of the differential cross section for top quark pair production in pp collisions at s =8 TeV［J］. The European Physical Journal C， 2015， 75（11）： 542. DOI：10. 1140/epjc/s10052-015-3709-x doi: 10. 1140/epjc/s10052-015-3709-x
9	CHATRCHYAN S， KHACHATRYAN V， SIRUNYAN A M， et al. Measurements of differential jet cross sections in proton-proton collisions at s =7 TeV with the CMS detector［J］. Physical Review D， 2013， 87（11）：112002. DOI：10. 1103/PhysRevD.87.112002 doi: 10. 1103/PhysRevD.87.112002
10	SIRUNYAN A M， TUMASYAN A， ADAM W， et al. Measurements of t t ¯ cross sections in association with b jets and inclusive jets and their ratio using dilepton final states in pp collisions at s =13 TeV［J］. Physics Letters B， 2018， 776： 355-378. DOI：10.1016/j.physletb.2017.11.043 doi: 10.1016/j.physletb.2017.11.043
11	AAD G， ABAJYAN T， ABBOTT B， et al. Measurements of normalized differential cross sections for t t ¯ production in pp collisions at s =7 TeV using the ATLAS detector［J］. Physical Review D， 2014， 90（7）： 072004. DOI：10.1103/PhysRevD.90.072004 doi: 10.1103/PhysRevD.90.072004
12	AAD G， BARNOVSKA Z， BERGER N， et al. Measurements of top-quark pair differential cross-sections in the lepton+ jets channel in pp collisions at s =8 TeV using the ATLAS detector［J］. European Physical Journal C （Particles and Fields）， 2016， 76： 538. DOI ： 10.1140/epjc/s10052-016-4366-4 doi: 10.1140/epjc/s10052-016-4366-4
13	AABOUD M， AAD G， ABBOTT B， et al. Measurements of top-quark pair differential cross-sections in the lepton+ jets channel in pp collisions at s =13 TeV using the ATLAS detector［J］. Journal of High Energy Physics， 2017， 2017（11）： 191. DOI：10.1007/jhep11（2017）191 doi: 10.1007/jhep11（2017）191
14	GUZZI M， LIPKA K， MOCH S O. Top-quark pair production at hadron colliders： Differential cross section and phenomenological applications with difftop［J］. Journal of High Energy Physics， 2015， 2015（1）： 82. DOI：10.1007/JHEP01（2015）082 doi: 10.1007/JHEP01（2015）082
15	CZAKON M， HEYMES D， MITOV A. FastNLO tables for NNLO top-quark pair differential distributions［J］. Eprint arXiv， 2017（1704）： 08551. DOI：10.48550/arXiv.1704.08551 doi: 10.48550/arXiv.1704.08551
16	SCHMIDT C， PUMPLIN J， YUAN C P. Updating and optimizing error parton distribution function sets in the Hessian approach［J］. Physical Review D， 2018， 98（9）： 094005. DOI：10.1103/PhysRevD.98.094005 doi: 10.1103/PhysRevD.98.094005
17	HOU T J， YU Z T， DULAT S， et al. Updating and optimizing error parton distribution function sets in the Hessian approach （II）［J］. Physical Review D， 2019， 100（11）： 114024. DOI：10.1103/PhysRevD. 100.114024 doi: 10.1103/PhysRevD. 100.114024
18	YALKUN N， DULAT S. QCD analysis of CMS W+ charm measurements at LHC with s=7 TeV and implications for strange PDF［J］. Chinese Physics C， 2019， 43（12）： 123101. DOI：10.1088/1674-1137/43/12/123101 doi: 10.1088/1674-1137/43/12/123101
19	CZAKON M， DULAT S， HOU T J， et al. A study of the impact of double-differential top distributions from CMS on parton distribution functions［J］. Eprint arXiv， 2019（1912）： 08801.
20	CZAKON M， HARTLAND N P， MITOV A， et al. Pinning down the large-x gluon with NNLO top-quark pair differential distributions［J］. Journal of High Energy Physics， 2017， 2017（4）： 44. DOI：10.1007/JHEP04（2017）044 doi: 10.1007/JHEP04（2017）044

[1]	阿布力克木·吐尔孙, 沙依甫加马力·达吾来提. 大型强子对撞机中顶夸克对的产生[J]. 浙江大学学报（理学版）, 2018, 45(6): 702-706.

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed