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Des calculs en plusieurs étapes pour le LHC

Les détecteurs placés autour du Grand collisionneur de hadrons (LHC) mesurent la diffusion des particules avec une précision sans précédent. Ces mesures doivent être confrontées avec des prévisions théoriques du même niveau d'exactitude. De récentes analyses ont atteint la précision du deuxième ordre (next-to-leading order, NLO).
Des calculs en plusieurs étapes pour le LHC
En dépit des succès du modèle standard de la physique des particules, qui décrit l'interaction des constituants de base de la matière, on sait qu'il ne peut convenir à tous les niveaux d'énergie. Les expériences au LHC atteignent la gamme des téra-électronvolts, où devraient apparaître des manifestations d'une physique dépassant le modèle standard.

En outre, dans les mesures, de nombreuses signatures intéressantes impliquent plus de deux particules dans l'état final des réactions de diffusion. Il n'est guère facile d'établir des prévisions théoriques précises pour de tels processus en plusieurs étapes.

Des scientifiques financés par l'UE ont appliqué de nouvelles méthodes pour prévoir les processus impliquant les bosons vecteurs et le quart top. Dans le cadre du projet MULTI-LEG@LHC (Multi-leg precision calculations and advanced phenomenology in the LHC era), ils se sont intéressés à d'importants processus de la production du boson de Higgs, en association avec un jet et de nouvelles recherches en physique au LHC.

Les scientifiques ont calculé des corrections réelles et virtuelles de ces processus, établissant les fondements pour obtenir des prévisions NLO. En outre, ils ont obtenu des résultats approximatifs pour la chromodynamique quantique à l'ordre suivant (NNLO), en vue de la production des états finaux dans le canal à quatre leptons.

Les expressions analytiques résultantes ont été générées via des routines hautement automatisées, qui étendent les programmes de simulation Monte Carlo et les relient à des bibliothèques logicielles pour approcher les prévisions NNLO. Elles peuvent servir aux calculs de sections transversales différentielles, phénoménologiquement intéressantes.

Les résultats de MULTI-LEG@LHC montrent que les corrections de chromodynamique quantique sont notables et devraient être prises en compte dans les études expérimentales pour le LHC. Alors seulement les scientifiques pourront vérifier ou amender les modèles qui ont été construits pour prolonger le modèle standard.

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Mots-clés

Calculs en plusieurs étapes, Grand collisionneur de hadrons, deuxième ordre, modèle standard, physique