Unveiling Mass Effects: Cómo la masa finita de los bosones de gauge moldea los PDFs para colisionadores de muones
Resumen ejecutivo
En colisionadores de muones la presencia de masas finitas para los bosones de gauge modifica de forma notable las funciones de distribución partónica en el régimen leading log. A diferencia del límite de gauge sin masa, donde las singularidades colineales generan grandes logaritmos del tipo ln Q2 sobre una escala de corte, la masa del bosón actúa como regulador físico. Esto altera propagadores fuera de masa y las funciones de splitting, reduciendo la radiación de bosones por debajo de la escala del bosón y cambiando la estructura de logs dominantes a términos dependientes de ln Q2 sobre MV2 y correcciones proporcionales a MV2 sobre Q2 en escalas altas.
Impacto numérico y escalas bajas
Numéricamente, el efecto es especialmente relevante a bajas escalas Q cerca o por debajo de la masa del bosón. Las distribuciones muónicas sufren una supresión de la radiación colineal que puede traducirse en correcciones típicas de varios por ciento a decenas de por ciento según el rango de energía y el corte angular aplicado. Para Q cercanos a MV las splitting functions muestran una transición suave entre el régimen masivo y el asintótico, requiriendo matching explícito entre esquemas masivos y sin masa. Las integrales de fase se acotan por la masa, lo que reduce la probabilidad de emisión de bosones suaves y modifica la evolución DGLAP efectiva en el leading log.
Propagadores off shell y modificaciones de splitting functions
Los propagadores fuera de masa incorporan términos de la forma 1 over p2 minus MV2 que introducen umbrales y atenuación cuando el virtualidad p2 se acerca a MV2. En la práctica esto significa que las kernels de splitting reciben correcciones dependientes de MV2 que suprimen las regiones de colinealidad extrema. Las splitting functions efectivas dejan de ser puramente universales en el régimen massless y adquieren dependencias de masa que deben incluirse en el cálculo de PDFs iniciales para colisionadores de muones.
Consecuencias para simulación y diseño experimental
Para simuladores y análisis de sensibilidad en colisionadores de muones es crucial implementar esquemas que contemplen masas de bosones en la generación de showers y en la evolución de PDFs. Ignorar estos efectos puede llevar a sobreestimar tasas de procesos con emisión de bosones y a sesgar estimaciones de incertidumbre teórica. Recomendamos emplear matching con resúmenes de logs masivos y validar contra cálculos fijos a orden superior en las regiones de transición.
Recomendaciones prácticas
1 Implementar kernels de splitting con regularización por masa y incluir términos logarítmicos ln Q2 sobre MV2 en la evolución. 2 Usar matching entre esquemas masivos y massless alrededor de Q comparable a MV. 3 Evaluar correcciones numéricas en archivos de PDF iniciales y proporcionar incertidumbres asociadas a la masa. 4 Validar mediante simulaciones Monte Carlo con showers que respeten la cinemática masiva.
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