Parton shower matching for electroweak corrections

Oymanns, Lennart; Harlander, Robert Valentin; Krämer, Michael

doi:10.18154/RWTH-2017-04899

Parton shower matching for electroweak corrections = Parton Shower Matching für elektroschwache Korrekturen

Oymanns, Lennart

2017

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Lennart Oymanns, M.Sc.

ImpressumAachen 2017

Umfang1 Online-Ressource (200 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2017

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Krämer, Michael (Thesis advisor)^RWTH* ; Harlander, Robert Valentin (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2017-05-31

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2017-04899
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/690196/files/690196.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/690196/files/690196.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
POWHEG (frei) ; parton shower (frei) ; parton shower matching (frei) ; electroweak corrections (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
Der LHC ist ein Proton-Proton-Beschleuniger, der benutzt wird, um unser Verständnis von fundamentalen physikalischen Gesetzen zu verbessern. Um Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik zu verbessern, ist es wichtig Proton-Proton-Kollisionen so präzise wie möglich zu simulieren. Daher müssen fixed-order Rechnung in der Stö- rungstheorie mit Parton-Shower-Programmen gematcht werden. In dieser Arbeit diskutieren wir wie Parton-Shower-Matching für QCD und elektroschwache Korrekturen durchgeführt werden kann. Insbesondere diskutieren wir das dimensional regularisierte Standard-FKS-Subtraktionsschema (Frixione-Kunszt-Signer), wir leiten FKS für photonische Abstrahlung von Fermionen in Massenregularisierung her und wir diskutieren die Powheg-Methode. Des Weiteren diskutieren wir unsere C++-Implementation für FKS und die Powheg-Methode.Wir verwenden unsere Powheg-Implementierung, um den Drell-Yan-Prozess auf NLO- Genauigkeit für QCD und elektroschwache Korrekturen zu simulieren und das Parton- Shower-Matching durchzuführen. Dabei stellen wir fest, dass man darauf achten muss große nicht kontrollierte Terme höherer Ordnung auf Grund der Vektorboson-Resonanz zu vermeiden, wenn QCD und elektroschwache Abstrahlung generiert wird. Wir benutzen eine resonanz-verbesserte Powheg-Methode, um die Terme höherer Ordnung zu vermeiden. Diese Terme können zu Veränderungen der gemessenen W-Bosonmasse um etwa 10 MeV führen. Deswegen ist es wichtig eine resonanz-verbesserte Powheg-Methode zu verwenden, um die W -Bosonmasse mit einer Genauigkeit von 10 – 20 MeV am LHC zu messen.Des Weiteren verwenden wir unsere FKS-Implementation, um eine fixed-order NLO Rechnung für den Prozess pp → W + jet zu machen. Diese Implementation kann als erster Schritt für eine Implementierung der resonanz-verbesserten Powheg-Methode für V +jetdienen(V =W,Z-Boson).

The LHC (Large Hadron Collider) is a proton-proton collider that is used to advance our knowledge of fundamental physical laws. To test predictions of the Standard Model of particle physics, it is crucial to be able to simulate proton-proton collisions as precisely as possible. Hence, fixed-order calculations in perturbation theory have to be matched to parton shower programs. In this thesis, we discuss how parton-shower matching can be performed for QCD and electroweak corrections. In particular, we discuss the dimensionally regularized standard FKS (Frixione-Kunszt-Signer) subtraction scheme in detail, we derive FKS for photon-radiation off fermions within mass regularization, and we discuss the Powheg method. Moreover, we discuss our C++ implementation of FKS and the Powheg method.We use the Powheg implementation to simulate the Drell-Yan process at NLO QCD and NLO electroweak accuracy and perform parton-shower matching. We find that care has to be taken to avoid large uncontrolled higher-order terms due to the vector-boson resonance if QCD and electroweak radiation is generated. We use a resonance-improved Powheg method to avoid the uncontrolled higher-order terms. These terms can introduce shifts in the measured W-boson mass of about 10 MeV. Hence, it is crucial to use a resonance-improved Powheg method to be able to match the W -boson mass measurment with an accuracy of 10 – 20 MeV at the LHC.Furthermore, we use our FKS implementation to implement a fixed-order NLO calculation for the process pp → W + jet. This implementation can serve as a first step for a resonance-improved Powheg implementation for V + jet, where V = W, Z-boson.

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