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Electroweak corrections to dilepton-plus-photon production at the LHC


Meier, Christoph. Electroweak corrections to dilepton-plus-photon production at the LHC. 2005, University of Zurich, Faculty of Science.

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die Berechnung elektroschwacher Korrekturen zur hadronischen Produktion von ?Z und ?W Paaren am LHC, wobei W und Z leptonisch zerfallen. Die experimentelle Hauptmotivation für die Betrachtung dieser Prozesse ist die Möglichkeit, die fundamentalen Wechselwirkungen der Natur auf ihre Eichstruktur zu testen. Die experimentelle Genauigkeit der LHC Experimente am CERN macht dabei die Berechnung von Strahlungskorrekturen notwendig. Eines der Hauptresultate dieser Arbeit ist das Mathematica Paket Pole, das die Berechnung von Strahlungskorrekturen für einen allgemeinen hadronischen Prozess in der sogenannten Leading Pole Approximation unter exakter Berüchksichtigung reeller Korrekturen automatisiert. Im letzten Teil dieser Arbeit wenden wir Pole zur Berechnung elektroschwacher Korrekturen zu ?Z und ?W Paarproduktion am LHC an. Unsere Resultate zeigen, dass die elektroschwachen Korrekturen zu den Winkelverteilungen der betrachteten Prozesse am LHC im allgemeinen vernachlässigbar sind. Im Gegensatz dazu erhalten wir grosse negative Korrekturen bei hohen Transversalimpulsen und Energien der Endzustandsteilchen, die genauso gross oder sogar grösser als die entsprechenden QCD-Korrekturen sein können. Eine Berücksichtigung unserer Resultate bei der experimentellen Analyse ist deshalb unumgänglich um eine Fehlinterpretation möglicher Abweichungen der experimentellen Verteilungen von den in führender Ordnung berechneten Standardmodellvorhersagen zu vermeiden.

Goal of this thesis is the calculation of electroweak corrections to hadronic ?Z and ?W pair production at the LHC, with the Z boson and W boson decaying into two leptons. Experimentally, the main motivation for considering these processes is the possibility to probe the gauge structure of the fundamental interactions of nature. The high precision of the LHC experiments makes the calculation of radiative corrections to these distributions mandatory. One of the main results of this thesis is the Mathematica package Pole, which automatizes the calculation of radiative corrections in the so-called Leading Pole Approximation for a general hadronic process under exact inclusion of the real corrections. In the last part of this work, we apply Pole to the calculation of the electroweak corrections to ?W and ?Z production at the LHC. As a result we find, that the electroweak corrections to angular distributions can generally be neglected for the experimental analysis at the LHC. On the other hand, our results for the electroweak corrections to the distributions in the transverse momenta and energies of the final-state particles show large negative contributions of the same size or even larger than the QCD corrections. Accordingly, our results have to be included in the experimental analysis when probing for the effects of non-standard gauge interactions in order to avoid a misinterpretation of possible deviations of the experimental distributions from the Standard Model leading-order predictions.

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die Berechnung elektroschwacher Korrekturen zur hadronischen Produktion von ?Z und ?W Paaren am LHC, wobei W und Z leptonisch zerfallen. Die experimentelle Hauptmotivation für die Betrachtung dieser Prozesse ist die Möglichkeit, die fundamentalen Wechselwirkungen der Natur auf ihre Eichstruktur zu testen. Die experimentelle Genauigkeit der LHC Experimente am CERN macht dabei die Berechnung von Strahlungskorrekturen notwendig. Eines der Hauptresultate dieser Arbeit ist das Mathematica Paket Pole, das die Berechnung von Strahlungskorrekturen für einen allgemeinen hadronischen Prozess in der sogenannten Leading Pole Approximation unter exakter Berüchksichtigung reeller Korrekturen automatisiert. Im letzten Teil dieser Arbeit wenden wir Pole zur Berechnung elektroschwacher Korrekturen zu ?Z und ?W Paarproduktion am LHC an. Unsere Resultate zeigen, dass die elektroschwachen Korrekturen zu den Winkelverteilungen der betrachteten Prozesse am LHC im allgemeinen vernachlässigbar sind. Im Gegensatz dazu erhalten wir grosse negative Korrekturen bei hohen Transversalimpulsen und Energien der Endzustandsteilchen, die genauso gross oder sogar grösser als die entsprechenden QCD-Korrekturen sein können. Eine Berücksichtigung unserer Resultate bei der experimentellen Analyse ist deshalb unumgänglich um eine Fehlinterpretation möglicher Abweichungen der experimentellen Verteilungen von den in führender Ordnung berechneten Standardmodellvorhersagen zu vermeiden.

Goal of this thesis is the calculation of electroweak corrections to hadronic ?Z and ?W pair production at the LHC, with the Z boson and W boson decaying into two leptons. Experimentally, the main motivation for considering these processes is the possibility to probe the gauge structure of the fundamental interactions of nature. The high precision of the LHC experiments makes the calculation of radiative corrections to these distributions mandatory. One of the main results of this thesis is the Mathematica package Pole, which automatizes the calculation of radiative corrections in the so-called Leading Pole Approximation for a general hadronic process under exact inclusion of the real corrections. In the last part of this work, we apply Pole to the calculation of the electroweak corrections to ?W and ?Z production at the LHC. As a result we find, that the electroweak corrections to angular distributions can generally be neglected for the experimental analysis at the LHC. On the other hand, our results for the electroweak corrections to the distributions in the transverse momenta and energies of the final-state particles show large negative contributions of the same size or even larger than the QCD corrections. Accordingly, our results have to be included in the experimental analysis when probing for the effects of non-standard gauge interactions in order to avoid a misinterpretation of possible deviations of the experimental distributions from the Standard Model leading-order predictions.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Denner Ansgar, Gehrmann Thomas, Wyler Daniel
Communities & Collections:UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:Unspecified
Language:German
Place of Publication:Zürich
Date:2005
Deposited On:05 Jun 2019 13:12
Last Modified:07 Apr 2020 07:15
Number of Pages:191
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod005088961&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

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Language: German
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