Producción de partículas en colisionadores hadrónicos - Cieri, Leandro Javier (2012)
El presente trabajo versa sobre el cálculo de secciones eficaces para colisionadores hadrónicos. La motivación principal, que constituye el eje de esta tesis, es la de realizar tales cálculos con la mayor precisión posible. En particular incrementar para diversos procesos la precisión hasta ahora disponible de los mismos, cuando se le calculan las correcciones de QCD (Quantum ChromoDynamics) radiativas correspondientes. El método utilizado para tales propósitos, que permite lidiar con procesos cuyo estado final no posea color (producción de pares de leptones, bosones vectoriales, bosones de Higgs, etc), es una variante del método de sustracción y posibilita el cómputo de observables numéricamente de forma libre de divergencias infrarojas. Para cancelar tales divergencias nos valemos del comportamiento universal de las distribuciones asociadas en momento transverso (qT ) en la región de qT pequeño. Este método es ilustrado de forma general en el presente trabajo hasta el next-to-next-to-leading order (NNLO) en teoría de perturbaciones de QCD, y requiere, por lo tanto, del conocimiento de los coeficientes hard-collinear a NNLO (H2), de las contribuciones logarítmicas resumadas a todo orden a pequeño momento transverso qT . En esta tesis se calculan explicitamente los coeficientes H2 a NNLO, para el caso de producción de bosones vectoriales (Drell-Yan) y de producción de par de fotones (di-fotones), como así también la forma general de tal coeficiente que permite calcularlo para cualquier proceso cuyo estado final no posea color. De esta forma la variante del método de sustracción presentada queda completamente especificada a NNLO, siendo así utilizable por el resto de la comunidad, para cualquier observable que no posea color en su estado final. Se consideran dos aplicaciones explícitas del método de sustracción a NNLO: el proceso de Drell-Yan y la producción de di-fotones, principal señal de fondo en la producción del bosón de Higgs. Estas dos aplicaciones constituyen el aporte fundamental de esta tesis, siendo el caso de producción de di-fotones el primer cálculo para procesos en colisiones hadrónicas cuyo estado final está compuesto de dos partículas a un nivel de precisión NNLO. En el caso particular de producción de par de fotones, la precisión NNLO es esencial e inevitable para comprender la fenomenología de este proceso de forma satisfactoria. Tarea esencial en la actual búsqueda del bosón de Higgs y futuros estudios. Estos cálculos fueron implementados en sendos programas de tipo Monte Carlo. Estos programas permiten al usuario aplicar cortes cinemáticos arbitrarios sobre la física del estado final y calcular las correspondientes distribuciones en la forma de histogramas.