NLO QCD corrections to the production of a weak boson pair with a jet
Calcul de la production d'une paire de bosons de jauge faible associée à un jet à l'approximation au-delà des logarithmes dominants
Résumé
The upcoming Large Hadron Collider (LHC) will get soon the first data from the collisions between protons at the TeV energy scale, in order to understand the electroweak symmetry breaking. Precise phenomenological studies for processes involving many particles in the final state are then required. A detailed theoretical knowledge of the Quantum Chromodynamics backgrounds is indispensable for these studies at the LHC. Among the processes with more than four particles, the production of a weak boson pair (W, Z) associated by a hadronic jet is identified as one of the Higgs searches background at the LHC. It is important to calculate the next-to-leading order QCD corrections to this process, which are composed of two parts : the virtual correction (a one-loop amplitude calculation) and the real emission (a tree level amplitude calculation but with one more parton in the final state). Compact analytical expressions have been evaluated numerically for the virtual part and are in agreement with the results obtained by two other independent research groups. Concerning the real emission, all contributions have been calculated by using packages for the generation of tree-level amplitudes. Thus, we are able to give precise predictions about the next-to-leading order corrections to the total cross section of this process at the LHC.
En 2008, le futur collisionneur du CERN, le Large Hadron Collider (LHC), commencera à récolter les données issues des collisions entre protons à l'échelle du TeV, dans le but de comprendre la brisure de la symétrie électro-faible. Un grand nombre de réactions incluant de nombreuses particules dans l'état final doit être étudié avec précision. Ces possibilités de découverte du LHC ne pourront être pleinement exploitées que si le bruit de fond de la Chromodynamique Quantique est bien maîtrisé. Parmi les réactions comprenant plus de quatre particules, la production associée d'une paire de bosons de jauge faible (W, Z) associée à un jet constitue un des bruits de fond pour la recherche du boson de Higgs au LHC. Il est important de calculer cette réaction à l'approximation dite "au-delà des logarithmes dominants", qui consiste à ajouter à l'ordre dominant le plus bas les deux contributions suivantes : la correction virtuelle (c'est un calcul d'amplitudes à une boucle) et l'émission réelle (c'est un calcul d'amplitudes à l'arbre mais avec un parton de plus dans l'état final). Des expressions analytiques suffisamment compactes pour être évaluées numériquement ont été obtenues et sont en parfait accord avec les résultats de deux autres groupes de recherche indépendants. Quant à l'émission réelle, toutes les contributions ont été évaluées à l'aide de programmes de génération automatique d'amplitudes à l'arbre. Ainsi, nous sommes en mesure de présenter des prédictions précises concernant les corrections à l'ordre supérieur de la section efficace totale de cette réaction au LHC.