Towards NNLO Event Generators for LHC
Emanuele Re
Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford University of Birmingham, 28 May 2014
Towards NNLO Event Generators for LHC Emanuele Re Rudolf Peierls - - PowerPoint PPT Presentation
Towards NNLO Event Generators for LHC Emanuele Re Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford University of Birmingham, 28 May 2014 Status after LHC run I Scalar at 125 GeV found, study of properties begun
Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford University of Birmingham, 28 May 2014
Scalar at 125 GeV found, study of properties begun
SM
σ / σ Best fit
0.5 1 1.5 2 2.5
0.28 ± = 0.92 µ
ZZ → H
0.20 ± = 0.68 µ
WW → H
0.27 ± = 0.77 µ
γ γ → H
0.41 ± = 1.10 µ
τ τ → H
0.62 ± = 1.15 µ
bb → H
0.14 ± = 0.80 µ Combined
19.6 fb ≤ = 8 TeV, L s
5.1 fb ≤ = 7 TeV, L s CMS Preliminary = 0.65
SM
p = 125.7 GeV
H
m
parameter value
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
BSM
BR
γ
κ
g
κ
t
κ
τ
κ
b
κ
V
κ
= 0.78
SM
p = 0.88
SM
p 68% CL 95% CL
19.6 fb ≤ = 8 TeV, L s
5.1 fb ≤ = 7 TeV, L s
CMS Preliminary 1 ] ≤
V
κ [ 68% CL 95% CL
1 / 31
Scalar at 125 GeV found, study of properties begun
SM
σ / σ Best fit
0.5 1 1.5 2 2.5
0.28 ± = 0.92 µ
ZZ → H
0.20 ± = 0.68 µ
WW → H
0.27 ± = 0.77 µ
γ γ → H
0.41 ± = 1.10 µ
τ τ → H
0.62 ± = 1.15 µ
bb → H
0.14 ± = 0.80 µ Combined
19.6 fb ≤ = 8 TeV, L s
5.1 fb ≤ = 7 TeV, L s CMS Preliminary = 0.65
SM
p = 125.7 GeV
H
m
parameter value
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
BSM
BR
γ
κ
g
κ
t
κ
τ
κ
b
κ
V
κ
= 0.78
SM
p = 0.88
SM
p 68% CL 95% CL
19.6 fb ≤ = 8 TeV, L s
5.1 fb ≤ = 7 TeV, L s
CMS Preliminary 1 ] ≤
V
κ [ 68% CL 95% CL
In general no smoking-gun signal of new-physics
Model e, µ, τ, γ Jets Emiss
TMass limit Reference Inclusive Searches 3rd gen. ˜ g med. 3rd gen. squarks direct production EW direct Long-lived particles RPV Other
MSUGRA/CMSSM 2-6 jets Yes 20.3 m(˜ q)=m(˜ g) ATLAS-CONF-2013-047 1.7 TeV ˜ q, ˜ g MSUGRA/CMSSM 1 e, µ 3-6 jets Yes 20.3 any m(˜ q) ATLAS-CONF-2013-062 1.2 TeV ˜ g MSUGRA/CMSSM 7-10 jets Yes 20.3 any m(˜ q) 1308.1841 1.1 TeV ˜ g ˜ q˜ q, ˜ q→q˜ χ0 1 2-6 jets Yes 20.3 m(˜ χ0 1)=0 GeV ATLAS-CONF-2013-047 740 GeV ˜ q ˜ g ˜ g, ˜ g→q¯ q˜ χ0 1 2-6 jets Yes 20.3 m(˜ χ0 1)=0 GeV ATLAS-CONF-2013-047 1.3 TeV ˜ g ˜ g ˜ g, ˜ g→qq˜ χ± 1 →qqW ±˜ χ0 1 1 e, µ 3-6 jets Yes 20.3 m(˜ χ0 1)<200 GeV, m(˜ χ±)=0.5(m(˜ χ0 1)+m(˜ g)) ATLAS-CONF-2013-062 1.18 TeV ˜ g ˜ g ˜ g, ˜ g→qq(ℓℓ/ℓν/νν)˜ χ0 1 2 e, µ 0-3 jetsMass scale [TeV] 10−1 1 √s = 7 TeV full data √s = 8 TeV partial data √s = 8 TeV full data
ATLAS SUSY Searches* - 95% CL Lower Limits
Status: SUSY 2013
ATLAS Preliminary
√s = 7, 8 TeV *Only a selection of the available mass limits on new states or phenomena is shown. All limits quoted are observed minus 1σ theoretical signal cross section uncertainty.
Mass scale [TeV]
10 1 10
2
10 Other Excit.
ferm. New quarks LQ V' CI Extra dimensions Magnetic monopoles (DY prod.) : highly ionizing tracks Multi-charged particles (DY prod.) : highly ionizing tracks
jjm Color octet scalar : dijet resonance,
llm ), µ µ ll)=1) : SS ee ( →
L ± ±(DY prod., BR(H
L ± ±H
Zlm (type III seesaw) : Z-l resonance,
±Heavy lepton N
m ll), ν Techni-hadrons (LSTC) : WZ resonance (l
µ µ ee/m Techni-hadrons (LSTC) : dilepton,
γ lm resonance, γ Excited leptons : l-
Wtm Excited b quark : W-t resonance,
jjm Excited quarks : dijet resonance,
jet γm
γ Excited quarks :
q ν lm Vector-like quark : CC, Ht+X → Vector-like quark : TT
,miss TE SS dilepton + jets + → 4th generation : b'b' WbWb → generation : t't'
th4 jj ν τ jj, τ τ =1) : kin. vars. in β Scalar LQ pair ( jj ν µ jj, µ µ =1) : kin. vars. in β Scalar LQ pair ( jj ν =1) : kin. vars. in eejj, e β Scalar LQ pair (
tbm tb, LRSM) : → (
RW'
tqm =1) :
Rtq, g → W' (
µ T,e/m W' (SSM) :
ttm l+jets, → t Z' (leptophobic topcolor) : t
τ τm Z' (SSM) :
µ µ ee/m Z' (SSM) :
,miss TE uutt CI : SS dilepton + jets +
llm , µ µ qqll CI : ee & )
jjm ( χ qqqq contact interaction : )
jjm (
χQuantum black hole : dijet, F
Tp Σ =3) : leptons + jets,
DM /
THM ADD BH (
N =3) : SS dimuon,
DM /
THM ADD BH (
ttm l+jets, → t (BR=0.925) : t t t →
KKRS g
lljjm Bulk RS : ZZ resonance,
ν l ν ,l Tm RS1 : WW resonance,
llm RS1 : dilepton,
llm ED : dilepton,
2/Z
1S
,miss TE UED : diphoton +
/ ll γ γm Large ED (ADD) : diphoton & dilepton,
,miss TE Large ED (ADD) : monophoton +
,miss TE Large ED (ADD) : monojet + mass
862 GeV , 7 TeV [1207.6411]mass (|q| = 4e) 490 GeV
, 7 TeV [1301.5272]Scalar resonance mass 1.86 TeV
, 7 TeV [1210.1718]) µ µ mass (limit at 398 GeV for
L ± ±H 409 GeV
, 7 TeV [1210.5070]| = 0)
τ| = 0.063, |V
µ| = 0.055, |V
emass (|V
±N
245 GeV , 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-019]) = 2 TeV)
R(W m N mass ( 1.5 TeV
, 7 TeV [1203.5420]))
Tρ ( m ) = 1.1
T(a m ,
Wm ) +
Tπ ( m ) =
Tρ ( m mass (
Tρ 920 GeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-015])
W) = M
Tπ ( m ) -
Tω /
Tρ ( m mass (
Tω /
Tρ 850 GeV
, 7 TeV [1209.2535]= m(l*)) Λ l* mass ( 2.2 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2012-146]b* mass (left-handed coupling) 870 GeV
, 7 TeV [1301.1583]q* mass 3.84 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2012-148]q* mass 2.46 TeV
, 7 TeV [1112.3580])
Q/m ν =
qQκ VLQ mass (charge -1/3, coupling 1.12 TeV
, 7 TeV [ATLAS-CONF-2012-137]T mass (isospin doublet) 790 GeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-018]b' mass 720 GeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-051]t' mass 656 GeV
, 7 TeV [1210.5468]3 534 GeV
, 7 TeV [1303.0526]2 685 GeV
, 7 TeV [1203.3172]1 660 GeV
, 7 TeV [1112.4828]W' mass 1.84 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-050]W' mass 430 GeV
, 7 TeV [1209.6593]W' mass 2.55 TeV
, 7 TeV [1209.4446]Z' mass 1.8 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-052]Z' mass 1.4 TeV
, 7 TeV [1210.6604]Z' mass 2.86 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-017](C=1) Λ 3.3 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-051](constructive int.) Λ 13.9 TeV
, 7 TeV [1211.1150]Λ 7.6 TeV
, 7 TeV [1210.1718]=6) δ (
DM 4.11 TeV
, 7 TeV [1210.1718]=6) δ (
DM 1.5 TeV
, 7 TeV [1204.4646]=6) δ (
DM 1.25 TeV
, 7 TeV [1111.0080]mass
KKg 2.07 TeV
, 7 TeV [1305.2756]= 1.0)
PlM / k Graviton mass ( 850 GeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2012-150]= 0.1)
PlM / k Graviton mass ( 1.23 TeV
, 7 TeV [1208.2880]= 0.1)
PlM / k Graviton mass ( 2.47 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-017]~ R
KKM 4.71 TeV
, 7 TeV [1209.2535]=3, NLO) δ (HLZ
SM 4.18 TeV
, 7 TeV [1211.1150]=2) δ (
DM 1.93 TeV
, 7 TeV [1209.4625]=2) δ (
DM 4.37 TeV
, 7 TeV [1210.4491]Only a selection of the available mass limits on new states or phenomena shown *
= ( 1 - 20) fb Ldt
∫
= 7, 8 TeV s
ATLAS
Preliminary
ATLAS Exotics Searches* - 95% CL Lower Limits (Status: May 2013)
1 / 31
Scalar at 125 GeV found, study of properties begun
SM
σ / σ Best fit
0.5 1 1.5 2 2.5
0.28 ± = 0.92 µ
ZZ → H
0.20 ± = 0.68 µ
WW → H
0.27 ± = 0.77 µ
γ γ → H
0.41 ± = 1.10 µ
τ τ → H
0.62 ± = 1.15 µ
bb → H
0.14 ± = 0.80 µ Combined
19.6 fb ≤ = 8 TeV, L s
5.1 fb ≤ = 7 TeV, L s CMS Preliminary = 0.65
SM
p = 125.7 GeV
H
m
parameter value
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
BSM
BR
γ
κ
g
κ
t
κ
τ
κ
b
κ
V
κ
= 0.78
SM
p = 0.88
SM
p 68% CL 95% CL
19.6 fb ≤ = 8 TeV, L s
5.1 fb ≤ = 7 TeV, L s
CMS Preliminary 1 ] ≤
V
κ [ 68% CL 95% CL
In general no smoking-gun signal of new-physics
Model e, µ, τ, γ Jets Emiss
TMass limit Reference Inclusive Searches 3rd gen. ˜ g med. 3rd gen. squarks direct production EW direct Long-lived particles RPV Other
MSUGRA/CMSSM 2-6 jets Yes 20.3 m(˜ q)=m(˜ g) ATLAS-CONF-2013-047 1.7 TeV ˜ q, ˜ g MSUGRA/CMSSM 1 e, µ 3-6 jets Yes 20.3 any m(˜ q) ATLAS-CONF-2013-062 1.2 TeV ˜ g MSUGRA/CMSSM 7-10 jets Yes 20.3 any m(˜ q) 1308.1841 1.1 TeV ˜ g ˜ q˜ q, ˜ q→q˜ χ0 1 2-6 jets Yes 20.3 m(˜ χ0 1)=0 GeV ATLAS-CONF-2013-047 740 GeV ˜ q ˜ g ˜ g, ˜ g→q¯ q˜ χ0 1 2-6 jets Yes 20.3 m(˜ χ0 1)=0 GeV ATLAS-CONF-2013-047 1.3 TeV ˜ g ˜ g ˜ g, ˜ g→qq˜ χ± 1 →qqW ±˜ χ0 1 1 e, µ 3-6 jets Yes 20.3 m(˜ χ0 1)<200 GeV, m(˜ χ±)=0.5(m(˜ χ0 1)+m(˜ g)) ATLAS-CONF-2013-062 1.18 TeV ˜ g ˜ g ˜ g, ˜ g→qq(ℓℓ/ℓν/νν)˜ χ0 1 2 e, µ 0-3 jetsMass scale [TeV] 10−1 1 √s = 7 TeV full data √s = 8 TeV partial data √s = 8 TeV full data
ATLAS SUSY Searches* - 95% CL Lower Limits
Status: SUSY 2013
ATLAS Preliminary
√s = 7, 8 TeV *Only a selection of the available mass limits on new states or phenomena is shown. All limits quoted are observed minus 1σ theoretical signal cross section uncertainty.
Mass scale [TeV]
10 1 10
2
10 Other Excit.
ferm. New quarks LQ V' CI Extra dimensions Magnetic monopoles (DY prod.) : highly ionizing tracks Multi-charged particles (DY prod.) : highly ionizing tracks
jjm Color octet scalar : dijet resonance,
llm ), µ µ ll)=1) : SS ee ( →
L ± ±(DY prod., BR(H
L ± ±H
Zlm (type III seesaw) : Z-l resonance,
±Heavy lepton N
m ll), ν Techni-hadrons (LSTC) : WZ resonance (l
µ µ ee/m Techni-hadrons (LSTC) : dilepton,
γ lm resonance, γ Excited leptons : l-
Wtm Excited b quark : W-t resonance,
jjm Excited quarks : dijet resonance,
jet γm
γ Excited quarks :
q ν lm Vector-like quark : CC, Ht+X → Vector-like quark : TT
,miss TE SS dilepton + jets + → 4th generation : b'b' WbWb → generation : t't'
th4 jj ν τ jj, τ τ =1) : kin. vars. in β Scalar LQ pair ( jj ν µ jj, µ µ =1) : kin. vars. in β Scalar LQ pair ( jj ν =1) : kin. vars. in eejj, e β Scalar LQ pair (
tbm tb, LRSM) : → (
RW'
tqm =1) :
Rtq, g → W' (
µ T,e/m W' (SSM) :
ttm l+jets, → t Z' (leptophobic topcolor) : t
τ τm Z' (SSM) :
µ µ ee/m Z' (SSM) :
,miss TE uutt CI : SS dilepton + jets +
llm , µ µ qqll CI : ee & )
jjm ( χ qqqq contact interaction : )
jjm (
χQuantum black hole : dijet, F
Tp Σ =3) : leptons + jets,
DM /
THM ADD BH (
N =3) : SS dimuon,
DM /
THM ADD BH (
ttm l+jets, → t (BR=0.925) : t t t →
KKRS g
lljjm Bulk RS : ZZ resonance,
ν l ν ,l Tm RS1 : WW resonance,
llm RS1 : dilepton,
llm ED : dilepton,
2/Z
1S
,miss TE UED : diphoton +
/ ll γ γm Large ED (ADD) : diphoton & dilepton,
,miss TE Large ED (ADD) : monophoton +
,miss TE Large ED (ADD) : monojet + mass
862 GeV , 7 TeV [1207.6411]mass (|q| = 4e) 490 GeV
, 7 TeV [1301.5272]Scalar resonance mass 1.86 TeV
, 7 TeV [1210.1718]) µ µ mass (limit at 398 GeV for
L ± ±H 409 GeV
, 7 TeV [1210.5070]| = 0)
τ| = 0.063, |V
µ| = 0.055, |V
emass (|V
±N
245 GeV , 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-019]) = 2 TeV)
R(W m N mass ( 1.5 TeV
, 7 TeV [1203.5420]))
Tρ ( m ) = 1.1
T(a m ,
Wm ) +
Tπ ( m ) =
Tρ ( m mass (
Tρ 920 GeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-015])
W) = M
Tπ ( m ) -
Tω /
Tρ ( m mass (
Tω /
Tρ 850 GeV
, 7 TeV [1209.2535]= m(l*)) Λ l* mass ( 2.2 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2012-146]b* mass (left-handed coupling) 870 GeV
, 7 TeV [1301.1583]q* mass 3.84 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2012-148]q* mass 2.46 TeV
, 7 TeV [1112.3580])
Q/m ν =
qQκ VLQ mass (charge -1/3, coupling 1.12 TeV
, 7 TeV [ATLAS-CONF-2012-137]T mass (isospin doublet) 790 GeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-018]b' mass 720 GeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-051]t' mass 656 GeV
, 7 TeV [1210.5468]3 534 GeV
, 7 TeV [1303.0526]2 685 GeV
, 7 TeV [1203.3172]1 660 GeV
, 7 TeV [1112.4828]W' mass 1.84 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-050]W' mass 430 GeV
, 7 TeV [1209.6593]W' mass 2.55 TeV
, 7 TeV [1209.4446]Z' mass 1.8 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-052]Z' mass 1.4 TeV
, 7 TeV [1210.6604]Z' mass 2.86 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-017](C=1) Λ 3.3 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-051](constructive int.) Λ 13.9 TeV
, 7 TeV [1211.1150]Λ 7.6 TeV
, 7 TeV [1210.1718]=6) δ (
DM 4.11 TeV
, 7 TeV [1210.1718]=6) δ (
DM 1.5 TeV
, 7 TeV [1204.4646]=6) δ (
DM 1.25 TeV
, 7 TeV [1111.0080]mass
KKg 2.07 TeV
, 7 TeV [1305.2756]= 1.0)
PlM / k Graviton mass ( 850 GeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2012-150]= 0.1)
PlM / k Graviton mass ( 1.23 TeV
, 7 TeV [1208.2880]= 0.1)
PlM / k Graviton mass ( 2.47 TeV
, 8 TeV [ATLAS-CONF-2013-017]~ R
KKM 4.71 TeV
, 7 TeV [1209.2535]=3, NLO) δ (HLZ
SM 4.18 TeV
, 7 TeV [1211.1150]=2) δ (
DM 1.93 TeV
, 7 TeV [1209.4625]=2) δ (
DM 4.37 TeV
, 7 TeV [1210.4491]Only a selection of the available mass limits on new states or phenomena shown *
= ( 1 - 20) fb Ldt
∫
= 7, 8 TeV s
ATLAS
Preliminary
ATLAS Exotics Searches* - 95% CL Lower Limits (Status: May 2013)
1 / 31
examples of strategies to find new-physics / isolate SM processes: 1 : s-channel resonance
(GeV)
T
M
500 1000 1500 2000 2500
Events / 20 GeV
10
10
10 1 10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
10
7
10
8
10
9
10
10
10
Diboson ν µ → W µ µ → DY Multijet +single top t t ν τ → W Data ν µ → W' ν µ → W'
M = 1.3 TeV M = 2.3 TeV
CMS, 3.7 fb-1, 2012, s = 8 TeV + ET
miss
µ
2 : high-pt excess
200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Events / 25 GeV
1 10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
10
7
10 ν ν → Z ν l → W t t t QCD
l → Z = 3 δ = 2 TeV,
DADD M = 1 GeV
χ= 892 GeV, M Λ DM = 2 TeV
UΛ =1.7,
UUnparticles d Data
CMS Preliminary
= 8 TeV s
L dt = 19.5 fb
∫
[GeV]
T miss
E
200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Data / MC
0.5 1 1.5 2
3 : BDT output
BDT output
0.5 1
2
10
3
10
4
10
5
10
6
10
data signal (t-channel) s-channel tW t t DY W diboson QCD
= 8 TeV, L = 20 fb s CMS preliminary Muon channel, 2J1T
0.2 0.4 0.6 0.8 1 (exp.-meas.)/meas.
0.5 1
(rates,shapes,binned x-sections,...)
shapes, and also uncertainties!)
separate signal and backgrounds
2 / 31
examples of strategies to find new-physics / isolate SM processes: 1 : s-channel resonance
(GeV)
T
M
500 1000 1500 2000 2500
Events / 20 GeV
10
10
10 1 10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
10
7
10
8
10
9
10
10
10
Diboson ν µ → W µ µ → DY Multijet +single top t t ν τ → W Data ν µ → W' ν µ → W'
M = 1.3 TeV M = 2.3 TeV
CMS, 3.7 fb-1, 2012, s = 8 TeV + ET
miss
µ
2 : high-pt excess
200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Events / 25 GeV
1 10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
10
7
10 ν ν → Z ν l → W t t t QCD
l → Z = 3 δ = 2 TeV,
DADD M = 1 GeV
χ= 892 GeV, M Λ DM = 2 TeV
UΛ =1.7,
UUnparticles d Data
CMS Preliminary
= 8 TeV s
L dt = 19.5 fb
∫
[GeV]
T miss
E
200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Data / MC
0.5 1 1.5 2
3 : BDT output
BDT output
0.5 1
2
10
3
10
4
10
5
10
6
10
data signal (t-channel) s-channel tW t t DY W diboson QCD
= 8 TeV, L = 20 fb s CMS preliminary Muon channel, 2J1T
0.2 0.4 0.6 0.8 1 (exp.-meas.)/meas.
0.5 1
precise tools ⇒ smaller uncertainties on measured quantities ⇓ “small” deviations from SM accessible
2 / 31
g g
t t t
H 3 / 31
collide non-elementary particles we detect e, µ, γ,hadrons, “missing energy” we want to predict final state
3 / 31
collide non-elementary particles we detect e, µ, γ,hadrons, “missing energy” we want to predict final state
⇒ full event simulation needed to:
3 / 31
in practice: momenta of all outgoing leptons and hadrons:
4 / 31
NNLO accurate (NNLOPS)
5 / 31
Why going NNLO?
6 / 31
Why going NNLO? “just” NLO sometimes not enough:
[perturbative expansion “not (yet) stable”]
NNLO is the frontier: first 2 → 2 NNLO computations in 2012-13 ! paramount example: Higgs production
[Anastasiou et al., ’04-’05]
[Hamilton,Nason,Zanderighi,ER ’13]
6 / 31
7 / 31
8 / 31
8 / 31
⇒ they radiate
(like photons off electrons)
8 / 31
⇒ they radiate
(like photons off electrons)
8 / 31
⇒ they radiate
(like photons off electrons)
8 / 31
⇒ they radiate
(like photons off electrons)
8 / 31
⇒ they radiate
(like photons off electrons)
1 (p1 + p2)2 = 1 2E1E2(1 − cos θ)
8 / 31
⇒ they radiate
(like photons off electrons)
1 (p1 + p2)2 = 1 2E1E2(1 − cos θ)
∣Mn+1∣2dΦn+1 → ∣Mn∣2dΦn αS 2π dt t Pq,qg(z)dz dϕ 2π
z = k0/(k0 + l0) quark energy fraction t = {(k + l)2, l2
T , E2θ2}
splitting hardness Pq,qg(z) = CF 1 + z2 1 − z AP splitting function
8 / 31
⇒ they radiate
(like photons off electrons)
1 (p1 + p2)2 = 1 2E1E2(1 − cos θ)
∣Mn+1∣2dΦn+1 → ∣Mn∣2dΦn αS 2π dt t Pq,qg(z)dz dϕ 2π
z = k0/(k0 + l0) quark energy fraction t = {(k + l)2, l2
T , E2θ2}
splitting hardness Pq,qg(z) = CF 1 + z2 1 − z AP splitting function
probabilistic interpretation!
8 / 31
t1 > t2 > t3...
should include them with the same approximation
∆a(ti, ti+1) = exp ⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ − ∑
(bc)
∫
ti ti+1
dt′ t′ ∫ αs(t′) 2π Pa,bc(z) dz ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦
a line of flavour a ✑ resummation of collinear logarithms
data.
9 / 31
dσSMC = ∣MB∣2dΦB ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
dσB
{ }
10 / 31
dσSMC = ∣MB∣2dΦB ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
dσB
{∆(tmax, t0) } ∆(tmax, t) = exp {− ∫
tmax t
dΦ′
r
αs 2π 1 t′ P(z′)}
10 / 31
dσSMC = ∣MB∣2dΦB ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
dσB
{∆(tmax, t0)+∆(tmax, t) dPemis(t) ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
αs 2π 1 t P (z) dΦr
} ∆(tmax, t) = exp {− ∫
tmax t
dΦ′
r
αs 2π 1 t′ P(z′)}
10 / 31
dσSMC = ∣MB∣2dΦB ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
dσB
{∆(tmax, t0)+∆(tmax, t) dPemis(t) ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
αs 2π 1 t P (z) dΦr
{∆(t, t0) + ∆(t, t′)dPemis(t′) ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
t′<t
}} ∆(tmax, t) = exp {− ∫
tmax t
dΦ′
r
αs 2π 1 t′ P(z′)}
10 / 31
dσSMC = ∣MB∣2dΦB ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
dσB
{∆(tmax, t0)+∆(tmax, t) dPemis(t) ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
αs 2π 1 t P (z) dΦr
{∆(t, t0) + ∆(t, t′)dPemis(t′) ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
t′<t
}} ∆(tmax, t) = exp {− ∫
tmax t
dΦ′
r
αs 2π 1 t′ P(z′)}
10 / 31
dσSMC = ∣MB∣2dΦB ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
dσB
{∆(tmax, t0)+∆(tmax, t) dPemis(t) ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
αs 2π 1 t P (z) dΦr
{∆(t, t0) + ∆(t, t′)dPemis(t′) ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
t′<t
}} ∆(tmax, t) = exp {− ∫
tmax t
dΦ′
r
αs 2π 1 t′ P(z′)}
10 / 31
dσSMC = ∣MB∣2dΦB ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
dσB
{∆(tmax, t0)+∆(tmax, t) dPemis(t) ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
αs 2π 1 t P (z) dΦr
{∆(t, t0) + ∆(t, t′)dPemis(t′) ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
t′<t
}} ∆(tmax, t) = exp {− ∫
tmax t
dΦ′
r
αs 2π 1 t′ P(z′)} This is “LOPS”
10 / 31
[Gianotti,Mangano 0504221]
✦ ok when observables dominated by soft-collinear radiation ✪ Not surprisingly, they fail when looking for hard multijet kinematics ✪ they are only LO+LL accurate (whereas we can compute up to (N)NLO QCD corrections) ⇒ Not enough if interested in precision (10% or less), or in multijet regions
11 / 31
αS ∼ 0.1 ⇒ to improve the accuracy, use exact perturbative expansion dσ = dσLO + (αS 2π ) dσNLO + (αS 2π )
2
dσNNLO + ... LO: Leading Order NLO: Next-to-Leading Order ... ✑
12 / 31
αS ∼ 0.1 ⇒ to improve the accuracy, use exact perturbative expansion dσ = dσLO + (αS 2π ) dσNLO + (αS 2π )
2
dσNNLO + ... LO: Leading Order NLO: Next-to-Leading Order ... Why NLO is important? first order where rates are reliable shapes are, in general, better described possible to attach sensible theoretical uncertainties ✑ when NLO corrections large (or high-precision needed),
NNLO is desirable [Anastasiou et al., ’03]
12 / 31
NLO how-to dσ = dΦn{ B(Φn) ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
LO
+ αs 2π [ V (Φn) + R(Φn+1) dΦr ÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜÜ
NLO
] }
(can be used to estimate theoretical uncertainties) Limitations: Results are at the parton level only (5 − 6 final-state partons is the frontier) You don’t really have events! In regions where collinear emissions are important, they fail (no resummation) Choice of scale is an issue when multijets in the final states
13 / 31
▸ POWHEG (POsitive Weight Hardest Emission Generator)
14 / 31
15 / 31
15 / 31
15 / 31
[Frixione-Webber ’03, Nason ’04]
15 / 31
T
16 / 31
+
T
16 / 31
+
T
r)
T − kT) dΦ′
r}
16 / 31
dσPOW = dΦn ¯ B(Φn) {∆(Φn; kmin
T
) + ∆(Φn; kT)αs 2π R(Φn, Φr) B(Φn) dΦr}
[+ pT-vetoing subsequent emissions, to avoid double-counting]
This is “NLOPS”
17 / 31
dσPOW = dΦn ¯ B(Φn) {∆(Φn; kmin
T
) + ∆(Φn; kT)αs 2π R(Φn, Φr) B(Φn) dΦr}
[+ pT-vetoing subsequent emissions, to avoid double-counting]
This is “NLOPS” POWHEG BOX
[Alioli,Nason,Oleari,ER ’10]
large library of SM processes, (largely) automated widely used by LHC collaborations continuos improvements, some BSM processes too, soon an “official” V2. http://powhegbox.mib.infn.it/
17 / 31
H+j @ NLO, H+jj @ LO are needed for inclusive H @ NNLO ↪ start from H+j @ NLOPS (POWHEG) ✑ ✑
18 / 31
H+j @ NLO, H+jj @ LO are needed for inclusive H @ NNLO ↪ start from H+j @ NLOPS (POWHEG)
¯ B(Φn) dΦn = α3
S(µR)[B + αSV (µR) + αS ∫ dΦradR] dΦn
✑ when doing X+ jet(s) @ NLO, ¯ B(Φn) is not finite ! ↪ need of a generation cut on Φn (or variants thereof) ✑
18 / 31
H+j @ NLO, H+jj @ LO are needed for inclusive H @ NNLO ↪ start from H+j @ NLOPS (POWHEG)
¯ B(Φn) dΦn = α3
S(µR)[B + αSV (µR) + αS ∫ dΦradR] dΦn
✑ when doing X+ jet(s) @ NLO, ¯ B(Φn) is not finite ! ↪ need of a generation cut on Φn (or variants thereof) ✑ want to reach NNLO accuracy for e.g. yH, i.e. when fully inclusive over QCD radiation
18 / 31
▸ MiNLO (Multiscale Improved NLO)
19 / 31
for processes with widely different scales (e.g. X+ jets close to Sudakov regions) choice of scales is not straightforward scale often chosen a posteriori, requiring typically NLO corrections to be small sensitivity upon scale choice to be minimal (→ plateau in σ(µ) vs. µ) ✑
20 / 31
for processes with widely different scales (e.g. X+ jets close to Sudakov regions) choice of scales is not straightforward scale often chosen a posteriori, requiring typically NLO corrections to be small sensitivity upon scale choice to be minimal (→ plateau in σ(µ) vs. µ)
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 10
10
10
dσ / dET [ pb / GeV ] LO NLO
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Second Jet ET [ GeV ]
1 2 3 4 5 6 7
LO / NLO NLO scale dependence
W- + 3 jets + X
BlackHat+Sherpa
LO scale dependence ET
jet > 30 GeV, | η jet | < 3
ET
e > 20 GeV, | η e | < 2.5
ET
/ > 30 GeV, MT
W > 20 GeV
R = 0.4 [siscone]
√
s = 14 TeV µR = µF = ET
W
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 10
10
10
dσ / dET [ pb / GeV ] LO NLO
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Second Jet ET [ GeV ]
1 1.5
LO / NLO NLO scale dependence
W- + 3 jets + X
BlackHat+Sherpa
LO scale dependence ET
jet > 30 GeV, | η jet | < 3
ET
e > 20 GeV, | η e | < 2.5
ET
/ > 30 GeV, MT
W > 20 GeV
R = 0.4 [siscone]
√
s = 14 TeV µR = µF = HT
^
µ = ET,W µ = HT
[Berger et al., ’09]
✑
20 / 31
for processes with widely different scales (e.g. X+ jets close to Sudakov regions) choice of scales is not straightforward scale often chosen a posteriori, requiring typically NLO corrections to be small sensitivity upon scale choice to be minimal (→ plateau in σ(µ) vs. µ) MiNLO: Multiscale Improved NLO
[Hamilton,Nason,Zanderighi, 1206.3572]
modify the LO weight B(Φn) in order to include (N)LL effects. ⇒ “Use CKKW” on top of NLO computation that potentially involves many scales ✑ Next-to-Leading Order accuracy needs to be preserved
20 / 31
Find “most-likely” shower history (via kT -algo): Q > q3 > q2 > q1 ≡ Q0
✑ ✑
21 / 31
Find “most-likely” shower history (via kT -algo): Q > q3 > q2 > q1 ≡ Q0
q1 q2 q3 Q ✑ ✑
21 / 31
Find “most-likely” shower history (via kT -algo): Q > q3 > q2 > q1 ≡ Q0
q1 q2 q3 Q
Evaluate αS at nodal scales αn
S (µR)B(Φn) ⇒ αS(q1)αS(q2)...αS(qn)B(Φn)
✑ scale compensation: use ¯ µ2
R = (q1q2...qn)2/n in V
✑
21 / 31
Find “most-likely” shower history (via kT -algo): Q > q3 > q2 > q1 ≡ Q0
q1 q2 q3 Q
Evaluate αS at nodal scales αn
S (µR)B(Φn) ⇒ αS(q1)αS(q2)...αS(qn)B(Φn)
✑ scale compensation: use ¯ µ2
R = (q1q2...qn)2/n in V
Sudakov FFs in internal and external lines of Born “skeleton” B(Φn) ⇒ B(Φn) × {∆(Q0, Q)∆(Q0, qi)...}
✑ recover NLO exactly: remove O(αn+1
S
) (log) terms generated upon expansion B(Φn) ⇒ B(Φn)(1 − ∆(1)(Q0, Q) − ∆(1)(Q0, qi) + ...)
21 / 31
Example, in 1 line: H + 1 jet Pure NLO: dσ = ¯ B dΦn = α3
S(µR)[B + α(NLO) S
V (µR) + α(NLO)
S
∫ dΦradR] dΦn
✑
22 / 31
Example, in 1 line: H + 1 jet Pure NLO: dσ = ¯ B dΦn = α3
S(µR)[B + α(NLO) S
V (µR) + α(NLO)
S
∫ dΦradR] dΦn MiNLO: ¯ B = α2
S(mh)αS(qT )∆2
g(qT , mh)[B (1 − 2∆(1) g
(qT , mh))+α(NLO)
S
V (¯ µR)+α(NLO)
S
∫ dΦradR]
✑
22 / 31
Example, in 1 line: H + 1 jet Pure NLO: dσ = ¯ B dΦn = α3
S(µR)[B + α(NLO) S
V (µR) + α(NLO)
S
∫ dΦradR] dΦn MiNLO: ¯ B = α2
S(mh)αS(qT )∆2
g(qT , mh)[B (1 − 2∆(1) g
(qT , mh))+α(NLO)
S
V (¯ µR)+α(NLO)
S
∫ dΦradR]
* ¯ µR = (m2
hqT )1/3
* log ∆f(qT , Q) = − ∫
Q2 q2
T
dq2 q2 αS(q2) 2π [Af log Q2 q2 + Bf] * ∆(1)
f
(qT , Q) = −α(NLO)
S
1 2π [1 2 A1,f log2 Q2 q2
T
+ B1,f log Q2 q2
T
] * µF = Q0(= qT ) ✑ Sudakov FF included on Born kinematics
22 / 31
Example, in 1 line: H + 1 jet Pure NLO: dσ = ¯ B dΦn = α3
S(µR)[B + α(NLO) S
V (µR) + α(NLO)
S
∫ dΦradR] dΦn MiNLO: ¯ B = α2
S(mh)αS(qT )∆2
g(qT , mh)[B (1 − 2∆(1) g
(qT , mh))+α(NLO)
S
V (¯ µR)+α(NLO)
S
∫ dΦradR]
✑
22 / 31
so far, no statements on the accuracy for fully-inclusive quantities
23 / 31
so far, no statements on the accuracy for fully-inclusive quantities Carefully addressed for HJ-MiNLO
[Hamilton et al., 1212.4504]
HJ-MiNLO describes inclusive observables at order αS (relative to inclusive H @ LO) to reach genuine NLO when inclusive, “spurious” terms must be of relative order α2
S
OHJ−MiNLO = OH@NLO + O(αb+2
S
) (b = 2 for gg → H) if O is inclusive (H@LO ∼ αb
S).
“Original MiNLO” contains ambiguous O(αb+3/2
S
) terms.
23 / 31
so far, no statements on the accuracy for fully-inclusive quantities Carefully addressed for HJ-MiNLO
[Hamilton et al., 1212.4504]
HJ-MiNLO describes inclusive observables at order αS (relative to inclusive H @ LO) to reach genuine NLO when inclusive, “spurious” terms must be of relative order α2
S
OHJ−MiNLO = OH@NLO + O(αb+2
S
) (b = 2 for gg → H) if O is inclusive (H@LO ∼ αb
S).
“Original MiNLO” contains ambiguous O(αb+3/2
S
) terms. Possible to improve HJ-MiNLO such that H @ NLO is recovered (NLO(0)) , without spoiling NLO accuracy of H+j (NLO(1)).
Other NLOPS-merging approaches: [Hoeche,Krauss, et al.,1207.5030] [Frederix,Frixione,1209.6215]
[Lonnblad,Prestel,1211.7278 - Platzer,1211.5467] [Alioli,Bauer, et al.,1211.7049] [Hartgring,Laenen,Skands, 1303.4974]
23 / 31
[Hamilton et al., 1212.4504]
10−2 10−1 100 101 dσ/dyH [pb] ratio yH dσ/dyH [pb] ratio H+Pythia HJ+Pythia 0.5 1.0 1.5
1 2 3 4 10−2 10−1 100 101 dσ/dyH [pb] ratio 0.5 1.0 1.5
1 2 3 4 yH dσ/dyH [pb] ratio HJ+Pythia H+Pythia “H+Pythia”: standalone POWHEG (gg → H) + PYTHIA (PS level) [7pts band, µ = mH] “HJ+Pythia”: HJ-MiNLO* + PYTHIA (PS level) [7pts band, µ from MiNLO] ✦ very good agreement (both value and band) ✑ Notice: band is ∼ 20 − 30%
24 / 31
▸ Higgs production at NNLOPS
25 / 31
HJ-MiNLO* differential cross section (dσ/dy)HJ−MiNLO is NLO accurate W(y) = ( dσ
dy ) NNLO
( dσ
dy ) HJ−MiNLO
= c2α2
S + c3α3 S + c4α4 S
c2α2
S + c3α3 S + d4α4 S
≃ 1 + c4 − d4 c2 α2
S + O(α3 S)
thus, reweighting each event with this factor, we get NNLO+PS
S accuracy of HJ-MiNLO* in 1-jet region not spoiled, because W(y) = 1 + O(α2 S)
S
), 1-jet region spoiled because [NLO(1)]NNLOPS = NLO(1) + O(α4.5
S ) ≠ NLO(1) + O(α5 S) 26 / 31
HJ-MiNLO* differential cross section (dσ/dy)HJ−MiNLO is NLO accurate W(y) = ( dσ
dy ) NNLO
( dσ
dy ) HJ−MiNLO
= c2α2
S + c3α3 S + c4α4 S
c2α2
S + c3α3 S + d4α4 S
≃ 1 + c4 − d4 c2 α2
S + O(α3 S)
thus, reweighting each event with this factor, we get NNLO+PS
S accuracy of HJ-MiNLO* in 1-jet region not spoiled, because W(y) = 1 + O(α2 S)
S
), 1-jet region spoiled because [NLO(1)]NNLOPS = NLO(1) + O(α4.5
S ) ≠ NLO(1) + O(α5 S)
* Variants for W are possible: W(y, pT ) = h(pT ) ∫ dσNNLO
A
δ(y − y(Φ)) ∫ dσMiNLO
A
δ(y − y(Φ)) + (1 − h(pT )) dσA = dσ h(pT ), dσB = dσ (1 − h(pT )), h = (βmH)2 (βmH)2 + p2
T
* h(pT ) controls where the NNLO/NLO K-factor is spread * β (similar to resummation scale) cannot be too small, otherwise resummation spoiled
26 / 31
In 1309.0017, we used W(y, pT ) = h(pT )∫ dσNNLOδ(y − y(Φ)) − ∫ dσMiNLO
B
δ(y − y(Φ)) ∫ dσMiNLO
A
δ(y − y(Φ)) + (1 − h(pT )) dσA = dσ h(pT ), dσB = dσ (1 − h(pT )), h = (βmH)2 (βmH)2 + p2
T
S terms)
we used h(pj1
T ) (hardest jet at parton level)
inputs for following plots:
(other powers are at qT )
27 / 31
NNLO with µ = mH/2, HJ-MiNLO “core scale” mH
[NNLO from HNNLO, Catani,Grazzini]
(7Mi × 3NN) pts scale var. in NNLOPS, 7pts in NNLO 10−2 10−1 100 101 dσ/dy [pb] Ratio y dσ/dy [pb] Ratio
NNLOPS HNNLO
0.9 1.0 1.1
1 2 3 4 10−2 10−1 100 101 dσ/dy [pb] Ratio y dσ/dy [pb] Ratio
HNNLO NNLOPS
0.9 1.0 1.1
1 2 3 4 ✑ Notice: band is 10%
[Until and including O(α4
S), PS effects don’t affect yH (first 2 emissions controlled properly at O(α4 S) by
MiNLO+POWHEG)]
28 / 31
T )
10−3 10−2 10−1 100 dσ/dpH
T [pb/GeV]
Ratio pH
T [GeV]
dσ/dpH
T [pb/GeV]
Ratio
HQT NNLOPS
0.6 1.0 1.4 50 100 150 200 250 300 10−3 10−2 10−1 100 dσ/dpH
T [pb/GeV]
Ratio pH
T [GeV]
dσ/dpH
T [pb/GeV]
Ratio
HQT NNLOPS
0.6 1.0 1.4 50 100 150 200 250 300 HqT: NNLL+NNLO, µR = µF = mH/2 [7pts], Qres ≡ mH/2
[HqT, Bozzi et al.]
✦ β = 1/2 & ∞: uncertainty bands of HqT contain NNLOPS at low-/moderate pT β = 1/2: HqT tail harder than NNLOPS tail (µHqT < ”µMiNLO”) β = 1/2: very good agreement with HqT resummation [“∼ expected”, since Qres ≡ mH/2]
29 / 31
T ) ε(pT,veto)
#/εcentral Anti−kT R = 1.0
pT,veto [GeV] ε(pT,veto)
#/εcentral Anti−kT R = 1.0 NNLOPS JETVHETO
0.4 0.6 0.8 1.0 0.9 1.0 1.1 10 20 30 50 70 100 ε(pT,veto)
#/εcentral Anti−kT R = 1.0
pT,veto [GeV] ε(pT,veto)
#/εcentral Anti−kT R = 1.0 JETVHETO NNLOPS
0.4 0.6 0.8 1.0 0.9 1.0 1.1 10 20 30 50 70 100 ε (pT,veto) = Σ(pT,veto) σtot = 1 σtot ∫ dσ θ (pT,veto − p
j1 T )
JetVHeto: NNLL resum, µR = µF = mH/2 [7pts], Qres ≡ mH/2, (a)-scheme only
[JetVHeto, Banfi et al.]
nice agreement, differences never more than 5-6 % ✑ Separation of H → WW from t¯ t bkg: x-sec binned in Njet 0-jet bin (WW-dominated) ⇔ jet-veto accurate predictions needed !
30 / 31
▸ Especially in absence of very clear singals of new-physics, accurate tools are needed for
LHC phenomenology
▸ In the last decade, impressive amount of progress: new ideas, and automated tools
⇒ Shown results of merging NLOPS for different jet-multiplicities without merging scale ⇒ Shown first working example of NNLOPS What next?
▸ Drell-Yan: conceptually the same as gg → H, technically slightly more involved,
phenomenologically important (e.g. W mass extraction, pdfs,...)
31 / 31
▸ Especially in absence of very clear singals of new-physics, accurate tools are needed for
LHC phenomenology
▸ In the last decade, impressive amount of progress: new ideas, and automated tools
⇒ Shown results of merging NLOPS for different jet-multiplicities without merging scale ⇒ Shown first working example of NNLOPS What next?
▸ Drell-Yan: conceptually the same as gg → H, technically slightly more involved,
phenomenologically important (e.g. W mass extraction, pdfs,...)
▸ for more complicated processes, a more analytic-based approach might be needed
31 / 31
▸ Especially in absence of very clear singals of new-physics, accurate tools are needed for
LHC phenomenology
▸ In the last decade, impressive amount of progress: new ideas, and automated tools
⇒ Shown results of merging NLOPS for different jet-multiplicities without merging scale ⇒ Shown first working example of NNLOPS What next?
▸ Drell-Yan: conceptually the same as gg → H, technically slightly more involved,
phenomenologically important (e.g. W mass extraction, pdfs,...)
▸ for more complicated processes, a more analytic-based approach might be needed
31 / 31
▸ Especially in absence of very clear singals of new-physics, accurate tools are needed for
LHC phenomenology
▸ In the last decade, impressive amount of progress: new ideas, and automated tools
⇒ Shown results of merging NLOPS for different jet-multiplicities without merging scale ⇒ Shown first working example of NNLOPS What next?
▸ Drell-Yan: conceptually the same as gg → H, technically slightly more involved,
phenomenologically important (e.g. W mass extraction, pdfs,...)
▸ for more complicated processes, a more analytic-based approach might be needed
31 / 31