At a hadron collider as the LHC or the Tevatron the production of a photon in association with a leptonically decaying vector boson represents an important class of processes. These processes stand out due to a very clean signal of a photon and two leptons. Furthermore they
provide direct access to the photon–vector-boson couplings and thus an easy opportunity to test the
gauge sector of the Standard Model. Within the scope of this work we present a full calculation of the next-to-leading-order corrections which include the O (αs) corrections of the strong interaction as well as the electroweak corrections of O (α) including all photon-induced contributions. For the creation of matrix elements we use methods based on Feynman diagrams. The IR singularities are treated with the dipole subtraction technique. In order to separate photons from jets, a quark-to-photon fragmentation function ´a la Glover / Morgan or Frixione’s cone isolation is employed. Moreover, two different scenarios for charged leptons in the fi state were considered. The fi scenario for dressed leptons assumes that a charged lepton and a photon will be recombined if they are collinear. In the second scenario for bare muons it is assumed that leptons and photon can be separated in a detector also if they are collinear.
For our calculation we implemented all corrections into a fl Monte Carlo program. Be- sides the computation of the total cross section this program is also able to generate diff tial distributions of several experimentally motivated observables. Apart from the expected large electroweak corrections in the high transverse-momentum regions and sizeable corrections in the resonance regions of the transverse or the invariant masses we found photon-induced corrections up to several 10% for high transverse momenta. Within run I at the LHC for 7/8 TeV the experimental accuracy for Vγ production was roughly 10%. Due to the higher luminosity at run II this accuracy
will be reduced to the level of a few percent so that corrections of the same order within the theoretical predictions might become relevant. In this work we present results for the total cross section at the LHC for 7, 8 and 14 TeV and the corresponding distributions
for 14 TeV. / An einem Hadron Beschleuniger wie dem LHC oder dem Tevatron spielt die Prozessklasse der Produktion eines Photons in Kombination mit einem leptonisch zerfallenden massiven Eichbosons eine wichtige Rolle. Die Gründe für die große Bedeutung sind zum einen die klare Signatur aus einem Photon und zwei Leptonen als auch der direkte Zugang zu den Kopplungen des Photons an die massiven Eichbosonen und damit die Möglichkeit den Eichsektor des Standard-Modells der Elementarteilchenphysik zu testen.
Um die Präzision der theoretischen Vorhersagen weiter zu erhöhen wurde im Rahmen dieser Arbeit eine vollständige Berechnung der Korrekturen in nächstführender Ordnung durchgeführt.
Diese umfassen alle Korrekturen der starken Wechselwirkung von O (αs) sowie die elektroschwachen
Korrekturen von O (α) inklusive aller photon-induzierten Beiträge. Zur Erzeugung von Matrixelementen wurde dabei auf Feynman-Diagramm basierte Methoden zurückgegriffen. Für die Behandlung der IR-Divergenzen wurde die Dipolesubtraktion verwendet wobei die Separation von kollinearen Photon–Jet-Konfigurationen mithilfe der Quark-Photon-Fragmentationsfunktion a´ la Glover / Morgan oder des Frixione-Kriteriums erfolgte. Außerdem wurden zwei experimentell motivierte Szenarien für die Behandlung von geladenen Leptonen im Endzustand berücksichtigt. In einem Fall werden kollineare Photon–Lepton-Paare zu einem Quasiteilchen zusammengefasst. Dieses Szenario entspricht der experimentellen Behandlung von Elektronen, die im Falle eines kollinearen Photons im elektromagnetischen Kalorimeter nicht von diesem getrennt werden können. Im zweiten Szenario werden Myonen und Photonen als experimentell separierbar angenommen, sodass Myon und Photon getrennt von einander im Detektor rekonstruiert werden können. Für die Berechnung der Korrekturen wurden alle Beiträge in einem fl Monte Carlo Programm
implementiert, das neben der Berechnung des totalen Wirkungsquerschnittes auch die Erzeugung von
Histogrammen für verschiedenste experimentell motivierte Observablen ermöglicht. Neben den typischen großen elektroschwachen Korrekturen bei hohen Transversalimpulsen sowie in Bereichen der Resonanzregion von transversaler beziehungsweise invarianter Masse zeigt sich, dass auch die photon-induzierten Korrekturen in der Größenordnung von einigen 10% bei hohen Transversalimpulsen beitragen. Die experimentelle Genauigkeit für Vγ Produktion in Run I mit 7/8 TeV am LHC lag bei etwa 10%. Aufgrund der gesteigerten Luminosität in Run II wird diese Genauigkeit noch weiter verbessert werden, sodass Korrekturen von ∼ 5% innerhalb der theoretischen Vorhersagen nicht mehr vernachlässigt werden können.
In dieser Arbeit zeigen wir Ergebnisse für den totalen Wirkungsquerschnitt am LHC für 7, 8 und 14 TeV sowie die dazugehörigen Verteilungen für 14 TeV.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:13745 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Pasold, Christian |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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