Precisión en el proceso Drell Yan de producción de pares de leptones en colisionadores hadrónicos
2023
| Tesista | Manuel DER |
| Director | Prof. Dr. Daniel de Florian. UNSAM, CONICET, UBA - Argentina |
| Lugar de realización | ICAS (ECyT, UNSAM) - Argentina |
| Fecha Defensa | 4/09/2023 |
| Jurado | Rodolfo Sassot. UBA - Argenitna |
| Código | ITS/TD-169/23 |
Título completo
Precisión en el proceso Drell Yan de producción de pares de leptones en colisionadores hadrónicos
Resumen
Debido al impresionante acuerdo entre el SM y los experimentos del LHC de los últimos
años, la física de partículas se ha convertido en una ciencia de precisión. En este contexto, el
mecanismo de Drell Yan (DY) ha resultado ser un excelente observable para contrastar las
predicciones teóricas del modelo. Mientras que la determinación experimental se encuentra
en el nivel porcentual, el estudio de este mecanismo sirve tanto como campo de pruebas para
el SM, como una forma de evaluar modelos de nueva física. Consecuentemente, la teoría
debe producir nuevos instrumentos adecuados para interpretar correctamente estos datos de
alta precisión.
Una de las formas de acceder al mecanismo DY es la sección eficaz inclusiva. En una
primera parte completamos el conjunto de correcciones de estado inicial de NNLO para
las contribuciones de corriente neutra de la producción de pares de leptones en colisiones
hadrónicas. En particular, añadimos tanto los términos mixtos QCD⊗QED como los términos
de NNLO de QED a la expansión perturbativa de la producción de un bosón Z. Estas
correcciones son obtenidas a partir de un procedimiento de abelianización adecuado para
calcular los resultados de orden O(αsα) e incluso los puramente electromagnéticos de orden
O(α2).
Además, abocados a ofrecer una descripción integral del mecanismo, focalizamos la
segunda parte de esta Tesis en el cálculo totalmente exclusivo de los términos mixtos
QCD⊗QED. En este sentido, presentamos las expresiones explícitas para el término de
sustracción de qT y el factor H de orden mixto, proporcionando así todos los ingredientes
necesarios para la aplicación del formalismo hasta orden O(αsα). Finalmente, evaluamos el
impacto fenomenológico de las correcciones mixtas al nivel de las distribuciones cinemáticas.
Nuestro cálculo se encuentra implementado en códigos de tipo Monte Carlo, que permiten
al usuario aplicar cortes cinemáticos a los leptones en el estado final y calcular distribuciones
cinemáticas específicas. La dependencia de las distribuciones, junto con la magnitud del
resultado inclusivo, han demostrado ser relevantes y altamente no triviales para las energías
del LHC.
Complete Title
Precision in Drell Yan lepton pair production at hadron colliders
Abstract
Over the past decade and given the impressive agreement between the Standard Model (SM)
and LHC experiments, particle physics has progressively become a precision science. In
this scenario, Drell Yan lepton pair production emerges as an excellent precision observable,
which serves both as a testground for the SM and as a way to explore Beyond the Standard
Model (BSM) physics, as well. These effects can be studied through small deviations between
theory and experiment and, in consequence, theoretical advancements are needed to match
the high experimental accuracy.
In this sense, in this work we complete the set of NNLO initial state corrections by
incorporating the mixed QCD⊗QED and NNLO QED terms in the perturbative expansion
for the production of a Z boson in hadronic collisions. Utilizing the resemblance between the
abelian part of QCD and the EW f ¯ fγ vertex, we develop an abelianisation procedure to obtain
the mixed order O(αsα) and pure electromagnetic O(α2) results.
Additionally, we focus on the fully exclusive calculation of the mixed QCD⊗QED correction
terms, by extending the qT -subtraction method to handle mixed NNLO contributions. We
provide explicit expressions for the subtraction term and hard factor, enabling the application
of the formalism up to O(αsα). We study the phenomenological impact of our computations
on kinematical distributions.
Finally, we implement our calculations within parton level Monte Carlo codes, facilitating
arbitrary cuts on final-state leptons and kinematical distributions in the form of bin
histograms. Both the kinematical distributions and the magnitude of the inclusive result were
found significant and non-trivial at LHC energies.
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