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
The impact of CMS 8 TeV top quark pair production data on CT18NNLO gluon-parton distribution function
通讯作者:
收稿日期: 2020-07-10
基金资助: |
|
Received: 2020-07-10
作者简介 About authors
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. 。
关键词:
Keywords:
本文引用格式
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.
MUSAJAN Kadir, HUO Wensheng, ABLIKIM Tursun, SAYIPJAMAL Dulat.
0 引 言
在QCD领头阶水平上,顶夸克对的产生过程有夸克-反夸克湮灭和胶子-胶子融合2种,其领头阶费曼图如图1所示。在具备极高的质心系能量,如大型强子对撞机条件下,顶夸克对的产生主要源于胶子-胶子融合过程。因此,大型强子对撞机上顶夸克对产生的实验数据可有效降低胶子部分子分布函数的误差。
图1
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
Fig.1
The tree level Feynman-Diagrams for top quark pair production through
其中,
顶夸克与反顶夸克横向动量
构造部分子分布函数的一般方法是在标准模型基础上,对挑选的实验数据进行整体分析,但此方法需要对大量数据进行拟合分析,花费时间长且需要先进的设备,为此需寻找更快速的方法。
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
Table 1
单位 | |||
---|---|---|---|
- | |||
GeV-1 | |||
- | |||
GeV-1 |
更新和优化部分子分布函数的软件ePump[9]通过Hessian方法构建误差部分子分布函数集,能在较短时间内给出新实验数据对部分子分布函数的影响。如文献[17-19]用ePump得到了有意义的结果。
文献[20]在NNPDF3.0部分子分布函数的基础上,讨论了大型强子对撞机上质心系能量为8 TeV的顶夸克对产生的微分散射截面数据对胶子部分子分布函数的影响,发现在较大
1 更新顶夸克对产生的微分散射截面
在CT18NNLO部分子分布函数的基础上,用fastNLO grids[16]计算由CMS 8 TeV顶夸克对产生的微分散射截面
图2为理论值与实验值的比较,每幅图上半部分为由CMS 8 TeV顶夸克对产生的归一化微分散射截面实验值和理论值的分布图,下半部分为理论值与实验值的比。理论值包括:(1) 在CT18NNLO部分子分布函数的基础上,用fastNLO计算得到的QCD次次领头阶结果;(2) 在用ePump更新的CT18NNLO+CMSN
图2
在图2中,每幅图的上半部分,红色和绿色分别表示实验数据和改进后实验数据(shifted data)的统计误差线,误差线中间的横线和圆点表示中心值,上、下的横线表示误差范围。黑色虚线及蓝色实线分别表示基于CT18NNLO部分子分布函数和更新后的部分子分布函数计算所得的理论值。在图2中,每幅图的下半部分,黄色和紫色误差区域分别表示各数据点对应的总误差(系统误差和统计误差平方和的根)和不相关性统计误差,黑色和蓝色误差线分别表示用CT18NNLO部分子分布函数和更新后的部分子分布函数计算得到的理论值与实验值的比,误差线中间的正三角形和倒三角形分别表示其中心值。对应的部分子分布函数误差在68%置信水平内。通过实验测量给出了CMS的统计误差和包含亮度误差的11个相关性系统误差。
2 更新CT18NNLO胶子部分子分布函数
在用ePump更新部分子分布函数时,首先,取权重系数为1.0,这相当于直接使用由CMS 8 TeV顶夸克对产生的实验数据来更新部分子分布函数,而权重系数大于1.0,表示增加顶夸克对的数据点或减小实验误差。喷注产生的实验数据对胶子部分子分布函数也很敏感。在CT18NNLO部分子分布函数拟合数据集中,由喷注产生的实验数据点较多。如由CMS 7 TeV喷注产生的实验数据点[10]有133个,与之相比,由CMS 8 TeV顶夸克对产生的微分散射截面数据点相对较少(见表1)。因此,当用ePump更新CT18NNLO部分子分布函数时,不仅将各分布的权重系数取为1.0,而且通过增加权重系数使其与喷注产生的数据点数相等。例如,顶夸克对产生的微分散射截面
图3为CT18NNLO胶子部分子分布函数与用ePump更新的
图3
图3
CT18NNLO胶子部分子分布函数和更新后的
Fig.3
The ratio plot of CT18NNLO and ePump-updated
从图3中可以发现,当权重系数为1.0时,由CMS 8 TeV顶夸克对产生的实验数据对CT18NNLO胶子部分子分布函数的影响极小。原因是在CT18NNLO拟合数据集中,喷注产生的数据对于缩小胶子部分子分布函数的误差贡献较大。然而,当由顶夸克对产生的数据的权重系数增加时,CMS 8 TeV顶夸克对各个分布数据对CT18NNLO胶子部分子分布函数的中心值和误差均有明显影响,尤其是增加权重的
3 结论与展望
采用更新和优化部分子分布函数软件ePump,基于CT18NNLO胶子部分子分布函数,输入由CMS 8 TeV顶夸克对产生的微分散射截面数据
http://dx.doi.org/10.3785/j.issn.1008-9497.2023.03.008
参考文献
Top-quark pair hadroproduction at next-to-next-to-leading order in QCD
[J]. ,
Top quark pair production at complete NLO accuracy with NNLO+NNLL corrections in QCD
[J]. ,
Searching for top quark pair production cross section at LHeC and FCC-eh
[J]. ,
CT10 next-to-next-to-leading order global analysis of QCD
[J]. ,
New parton distribution functions from a global analysis of quantum chromodynamics
[J]. ,
New CTEQ global analysis of quantum chromodynamics with high-precision data from the LHC
[J]. ,
Parton distributions for the LHC run II
[J]. ,
Measurement of the differential cross section for top quark pair production in pp collisions at
Measurements of differential jet cross sections in proton-proton collisions at
Measurements of
Measurements of normalized differential cross sections for
Measurements of top-quark pair differential cross-sections in the lepton+ jets channel in pp collisions at
Measurements of top-quark pair differential cross-sections in the lepton+ jets channel in pp collisions at
Top-quark pair production at hadron colliders: Differential cross section and phenomenological applications with difftop
[J]. ,
FastNLO tables for NNLO top-quark pair differential distributions
[J]. ,
Updating and optimizing error parton distribution function sets in the Hessian approach
[J]. ,
Updating and optimizing error parton distribution function sets in the Hessian approach (II)
[J]. ,
QCD analysis of CMS W+ charm measurements at LHC with s=7 TeV and implications for strange PDF
[J]. ,
A study of the impact of double-differential top distributions from CMS on parton distribution functions
[J]. ,
Pinning down the large-x gluon with NNLO top-quark pair differential distributions
[J]. ,
Differential top quark pair production at the LHC: Challenges for PDF fits
[J]. ,
/
〈 | 〉 |