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C-Parameter with massive quarks
Moritz Preißer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
André Hoang
DOI
10.25365/thesis.34188
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30243.40529.281465-4
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In dieser Arbeit werden Masseneffekte von der Produktion primärer Bottom Quarks bei dem Prozess $e^+e^-\to\rm{Hadronen}$ untersucht. Dabei betrachten wir im Speziellen den differenziellen Wirkungsquerschnitt des C-Parameters. Da die ursprüngliche Definition des C-Parameter nicht ausreichend sensitiv auf die untersuchten Masseneffekte ist, führen wir eine geeignete Verallgemeinerung, welche wir massiver C-Parameter nennen, ein. Weiters arbeiten wir im Rahmen der soft-collinear effective theory (SCET) um die auftretenden großen Logarithmen in einer systematischen Art und Weise zu resummieren. In der 2-Jet Region, welche einem minimalen C-Parameter Wert entspricht, führt diese effektive Feldtheorie (EFT) einen power-counting Parameter $\lambda\sim\sqrt{C/6}$ ein, welcher die Abspaltung eines führenden Terms (dieser wird singulär genannt) erlaubt. Analog zum masselosen C-Parameter, leiten wir ein Faktorisierungstheorem für den singulären Teil des Wirkungsquerschnitts her, wobei die auftretenden Faktoren jeweils die Dynamik an einer anderen Energie-Skala berücksichtigen. Anschließend werden diese Faktoren zu $\mathcal{O}(\alpha_s)$ berechnet und große Logarithmen mit Hilfe von Renormalisierungsgruppen-Gleichungen auf N$^2$LL resummiert. Um den nicht-singulären Anteil des Wirkungsquerschnitts zu bestimmen wurden die Berechnungen auch in voller QCD zu $\mathcal{O}(\alpha_s)$ durchgeführt, wobei die Ergebnisse bisher nur mit Hilfe eines Parton-Level Monte Carlo Generators zugänglich waren. Weiters werden nicht-perturbative Effekte mittels einer Faltung zwischen perturbativen Wirkungsquerschnitt mit einer sogenannten shape-function berücksichtigt. Um die Konvergenz der Störungsreihe zu verbessern verwenden wir die $\overline{\rm{MS}}$-Masse und subtrahieren das führende Renormalon der soft function. Als praktische Anwendung analysieren wir primäre Bottom Quark Masseneffekte bei einer Schwerpunktsenergie von 35 GeV und 91 GeV. Dabei wird der Wirkungsquerschnitt von tagged $b\bar{b}$ Produktion und der Produktion aller Flavor untersucht.
Abstract
(Englisch)
In this thesis mass effects from primary bottom quark production in $e^+e^-\to\rm{hadrons}$ are investigated. We focus on the differential cross-section of the C-parameter. Since the original definition of the C-parameter is not very sensitive to heavy quark masses, a suitable generalization, called the massive C-parameter, is defined. To resum large logarithms in a systematic way, soft-collinear effective theory (SCET) is used. In the dijet region, which corresponds to a minimal value of the C-parameter, this effective field theory (EFT) imposes a certain power counting by introducing a small parameter $\lambda\sim\sqrt{C/6}$, which separates the cross-section into a leading (called \mbox{singular}) and a subleading (called non-singular) part. In analogy with the massless C-parameter, we derive a factorization theorem for the singular cross-section, where each factor describes the dynamics at a different energy-scale. These factors are computed to $\mathcal{O}(\alpha_s)$, and by using standard renormalization-group (RG) methods we achieve the resummation of large logarithms to N$^2$LL accuracy. Furthermore we determine the non-singular part of the cross-section by computing the full QCD result to $\mathcal{O}(\alpha_s)$, which up to now was only known through a parton level monte carlo generator. In addition, non-perturbative power corrections are treated by convoluting the perturbative cross-section with a non-perturbative shape function. To improve the convergence of the perturbative series the $\overline{\rm{MS}}$ short-distance mass is used, and the leading renormalon of the soft function is removed. As a practical application we analyze primary bottom quark mass-effects at center-of-mass energies of $35$ GeV and $91$ GeV. This analysis is carried out for tagged $b\bar{b}$-production and all-flavor production.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
QCD SCET jets C-parameter
Schlagwörter
(Deutsch)
QCD SCET Jetphysik C-Parameter
Autor*innen
Moritz Preißer
Haupttitel (Englisch)
C-Parameter with massive quarks
Paralleltitel (Deutsch)
C-Parameter mit massiven Quarks
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
75 S. : graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
André Hoang
Klassifikation
33 Physik > 33.56 Elementarteilchenphysik
AC Nummer
AC12156537
Utheses ID
30350
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |