Authors:	Reuschle, Christian Andreas
Title:	Numerical precision calculations for LHC physics
Online publication date:	27-Mar-2013
Year of first publication:	2013
Language:	english
Abstract:	In dieser Arbeit stelle ich Aspekte zu QCD Berechnungen vor, welche eng verknüpft sind mit der numerischen Auswertung von NLO QCD Amplituden, speziell der entsprechenden Einschleifenbeiträge, und der effizienten Berechnung von damit verbundenen Beschleunigerobservablen. Zwei Themen haben sich in der vorliegenden Arbeit dabei herauskristallisiert, welche den Hauptteil der Arbeit konstituieren. Ein großer Teil konzentriert sich dabei auf das gruppentheoretische Verhalten von Einschleifenamplituden in QCD, um einen Weg zu finden die assoziierten Farbfreiheitsgrade korrekt und effizient zu behandeln. Zu diesem Zweck wird eine neue Herangehensweise eingeführt welche benutzt werden kann, um farbgeordnete Einschleifenpartialamplituden mit mehreren Quark-Antiquark Paaren durch Shufflesummation über zyklisch geordnete primitive Einschleifenamplituden auszudrücken. Ein zweiter großer Teil konzentriert sich auf die lokale Subtraktion von zu Divergenzen führenden Poltermen in primitiven Einschleifenamplituden. Hierbei wurde im Speziellen eine Methode entwickelt, um die primitiven Einchleifenamplituden lokal zu renormieren, welche lokale UV Counterterme und effiziente rekursive Routinen benutzt. Zusammen mit geeigneten lokalen soften und kollinearen Subtraktionstermen wird die Subtraktionsmethode dadurch auf den virtuellen Teil in der Berechnung von NLO Observablen erweitert, was die voll numerische Auswertung der Einschleifenintegrale in den virtuellen Beiträgen der NLO Observablen ermöglicht. Die Methode wurde schließlich erfolgreich auf die Berechnung von NLO Jetraten in Elektron-Positron Annihilation im farbführenden Limes angewandt. In this thesis I present aspects of QCD calculations, which are related to the fully numerical evaluation of next-to-leading order (NLO) QCD amplitudes, especially of the one-loop contributions, and the efficient computation of associated collider observables. Two interrelated topics have thereby been of concern to the thesis at hand, which give rise to two major parts. One large part is focused on the general group-theoretical behavior of one-loop QCD amplitudes, with respect to the underlying SU(N) theory, in order to correctly and efficiently handle the color degrees of freedom in QCD one-loop amplitudes. To this end a new method is introduced that can be used in order to express color-ordered partial one-loop amplitudes with multiple quark-antiquark pairs as shuffle sums over cyclically ordered primitive one-loop amplitudes. The other large part is focused on the local subtraction of divergences off the one-loop integrands of primitive one-loop amplitudes. A method for local UV renormalization has thereby been developed, which uses local UV counterterms and efficient recursive routines. Together with suitable virtual soft and collinear subtraction terms, the subtraction method is extended to the virtual contributions in the calculations of NLO observables, which enables the fully numerical evaluation of the one-loop integrals in the virtual contributions. The method has been successfully applied to the calculation of jet rates in electron-positron annihilation to NLO accuracy in the large-N limit.
DDC:	530 Physik 530 Physics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4413
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-33892
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	230 S.
Appears in collections:	JGU-Publikationen