Aspects of QCD uncertainties and fast QCD predictions for high-energy collider experiments

Abstract

In dieser Arbeit adressieren wir die Schwierigkeit, Präzisionsvorhersagen mit dem kompletten Satz theoretischer Unsicherheiten in der perturbativen Quantenchromodynamik im Rahmen von Monte-Carlo-Simulationen zu treffen, angesichts der zunehmenden Komplexität der dazu nötigen Berechnungen. Die Anforderungen an die Rechenleistung können so groß sein, dass nicht in jeder Anwendung die bestmögliche Präzision erzielt wird.

Wir präsentieren eine Reweighting-Methode für den Monte-Carlo-Ereignisgenerator SHERPA. Diese erstellt Variationen der nominellen Vorhersage mit vergleichsweise geringem zusätzlichen Zeitaufwand. Die Methode ist kompatibel mit aktuellen Multijet-Berechnungen nächsthöherer Ordnung, die mit Korrekturen von allen Ordnungen durch einen Partonschauer versehen sind.

Zusätzlich diskutieren wir neue Entwicklungen für einen weiteren Reweighting-Ansatz, der auf QCD-Interpolationsgittern beruht. Diese ermöglichen noch schnellere Variationen für Berechnungen fester Ordnung. Solche Gitter können für Monte-Carlo-Simulationen automatisiert erstellt werden mithilfe von Interfaces wie MCgrid. Unsere Verbesserungen für MCgrid ermöglichen die Erstellung vielseitigerer Gitter, die eine größere Klasse von Berechnungen, Gitter-Implementierungen und Skalenvariationen unterstützen. Darüber hinaus diskutieren wir, auf welche Weise solche Gitter für die Unterstützung von Resummationseffekten erweitert werden müssten.

Neben dem Reweighting studieren wir noch die Verwendung von Extrapolationsmethoden für die Vorhersage von Jet-Raten hoher Multiplizitäten, welche an zukünftigen Hochenergiebeschleunigern allgegenwärtig sein werden. Diese Methoden basieren auf dem Skalierungsverhalten der Jet-Raten. Eingebettet ist diese Studie in eine allgemeinere Diskussion der zu erwartenden Jet-Aktivität an einem Proton-Proton-Beschleuniger mit einer Schwerpunktsenergie von 100 TeV.