LHC 上 b 夸克初态过程：一次重新评估

LHC 上标准模型及其扩展中若干涉及 $b$ 夸克的关键过程，如单顶夸克、Higgs 粒子和弱矢量玻色子伴随产生，可以在 QCD 中用 4 味或 5 味方案描述。在前一种方案中，$b$ 夸克只出现在末态，通常被视为有质量的。在 5 味方案中，计算包含初态 $b$ 夸克，更为简单，并允许将可能很大的初态对数 $\log \frac{{\cal Q}^2}{m_b^2}$ 重求和到 $b$ 部分子分布函数 (PDF) 中，其中 ${\cal Q}$ 是硬过程的典型标度。本文中，我们批判性地重新审视了在 LHC 上使用 5 味改进方案的理由。我们的动机源于如下观察：在强子碰撞中，初态对数的影响很少非常大；4 味计算在微扰论中行为良好，并且两种方案的预测结果大体一致。我们找到了解释这一行为的两个不同原因，即初态对数重求和到 $b$-PDF 中仅在大 Bjorken $x$ 时相关，并且可能很大的比值 ${\cal Q}^2/m_b^2$ 总是伴随着普遍的相空间抑制因子。我们的研究为对同一过程同时使用两种方案铺平了道路，以便针对不同观测量利用它们的互补优势，例如使用 5 味方案在 NNLO 精度下准确预测总截面，并使用相应的 4 味 NLO 计算进行完全单举研究。