LHC 上 Z 玻色子产生中角系数的精确预测

Drell-Yan 过程中轻子对的角分布可以提供关于底层 QCD 产生机制的丰富信息。这些动力学可以通过一组依赖于参考系的角系数 $A_{i=0,\ldots,7}$ 来参数化，这些系数取决于轻子对的不变质量、横向动量和快度。受 ATLAS 和 CMS 最近对这些系数的测量，特别是对 Lam-Tung 关系 $A_0-A_2=0$ 明显破坏的启发，我们在微扰 QCD 的 $\mathcal{O}(\alpha_s^3)$ 阶对角系数进行了精确研究。我们对 $\sqrt{s} = 8$ TeV 的 $pp$ 碰撞做出了相关预测，并与现有的 ATLAS 和 CMS 数据进行了比较，同时为 LHCb 的预期测量提供了预测。为了揭示 Lam-Tung 关系的破坏，我们提出了一个新的可观测量 $\Delta^\mathrm{LT} = 1-A_2/A_0$，它对 $A_0$ 和 $A_2$ 均较小的区域内的动力学更为敏感。我们发现 $\mathcal{O}(\alpha_s^3)$ 阶修正对几个角系数的 $p_{T,Z}$ 分布有重要影响，并且对于充分描述数据是必不可少的。通过相对于中心理论预测进行偏 $\chi^2$ 检验，我们重新评估了现有 ATLAS 和 CMS 数据的兼容性，结果表明从 $\mathcal{O}(\alpha_s^2)$ 到 $\mathcal{O}(\alpha_s^3)$，$\chi^2/N_\mathrm{data}$ 显著降低。