QCD coupling from an improved vector-isovector spectral function using tau decays and electroproduction data

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Mansur, Lucas Morethes
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
QCD
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-28022025-090717/
Resumo: The determination of the Quantum Chromodynamics (QCD) coupling, αs, from the theoretical description of inclusive τ → hadrons + ντ decays, dominated by perturbative QCD, is one of the most precise αs extractions from experimental data. In these decays, the hadronic vector and axial vector spectral functions are experimentally accessible. In this work, we produce a new and improved non-strange inclusive vector-isovector spectral function by performing a data combination, on a channel-by-channel basis, for the dominant hadronic τ decay channels using ALEPH and OPAL collaborations data for π-π0, 2π-π+π0, and π-3π0 decay modes, and the high-statistics Belle dataset for τ → π-π0 + ντ . The dominant channels are supplemented with small contributions from higher-threshold modes obtained from e+e- → hadrons cross-section data related by isospin symmetry and the Babar τ → K-K0ντ data, and, with this, we arrive at an inclusive spectral function that relies solely on experimental information, without Monte Carlo simulations inputs. With this new and improved hadronic spectral function, we perform a new αs determination at the τ-mass scale, employing finite energy sum rules. Using fixed-order perturbation theory (FOPT), we obtained α(mτ) = 0.2967(85), which corresponds to the five-flavor result α(mZ) = 0.1156(12), at Z-boson mass scale, result that agrees within 1.6σ with the PDG worlds average, α(mZ) = 0.1180(9). In addition, our combination of exclusive spectra for the dominant channels paves the way for future improvements in case new exclusive data become available and enables the use of the combined spectra in other related investigations, such as the π+π- channel contribution to the muons anomalous magnetic moment.
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spelling QCD coupling from an improved vector-isovector spectral function using tau decays and electroproduction dataAcoplamento da QCD via função espectral vetor-isovetor hadrônica aprimorada usando decaimentos do tau e dados de eletroproduçãoAcoplamento forteDecaimentos hadrônicos do τHadronic τ decaysQCDQCDStrong couplingThe determination of the Quantum Chromodynamics (QCD) coupling, αs, from the theoretical description of inclusive τ → hadrons + ντ decays, dominated by perturbative QCD, is one of the most precise αs extractions from experimental data. In these decays, the hadronic vector and axial vector spectral functions are experimentally accessible. In this work, we produce a new and improved non-strange inclusive vector-isovector spectral function by performing a data combination, on a channel-by-channel basis, for the dominant hadronic τ decay channels using ALEPH and OPAL collaborations data for π-π0, 2π-π+π0, and π-3π0 decay modes, and the high-statistics Belle dataset for τ → π-π0 + ντ . The dominant channels are supplemented with small contributions from higher-threshold modes obtained from e+e- → hadrons cross-section data related by isospin symmetry and the Babar τ → K-K0ντ data, and, with this, we arrive at an inclusive spectral function that relies solely on experimental information, without Monte Carlo simulations inputs. With this new and improved hadronic spectral function, we perform a new αs determination at the τ-mass scale, employing finite energy sum rules. Using fixed-order perturbation theory (FOPT), we obtained α(mτ) = 0.2967(85), which corresponds to the five-flavor result α(mZ) = 0.1156(12), at Z-boson mass scale, result that agrees within 1.6σ with the PDG worlds average, α(mZ) = 0.1180(9). In addition, our combination of exclusive spectra for the dominant channels paves the way for future improvements in case new exclusive data become available and enables the use of the combined spectra in other related investigations, such as the π+π- channel contribution to the muons anomalous magnetic moment.A determinação do acoplamento da Cromodinâmica Quântica (QCD), αs, usando a descrição teórica dos decaimentos inclusivos de τ → hádrons +ντ , dominada pela QCD perturbativa, é uma das extrações mais precisas de αs usando dados experimentais. Nesses decaimentos, as funções espectrais vetorial e vetor-axial são experimentalmente acessíveis. Neste trabalho, produzimos uma nova e aprimorada função espectral vetor-isovetor inclusiva sem estranheza, realizando uma combinação de dados, canal por canal, para os canais de decaimento hadrônico dominante do τ , usando dados das colaborações ALEPH e OPAL para os modos de decaimento π-π0, 2π-π+π0 e π-3π0, e os dados do Belle de alta estatística para τ → π-π0 + ντ . Os canais dominantes são complementados com pequenas contribuições de modos de energias mais altas obtidos usando dados da seção de choque transversal e+e- → hádrons relacionados pela simetria de isospin e dados do Babar para τ → K-K0ντ , e, com isso, chegamos a uma função espectral inclusiva que se baseia apenas em informações experimentais, sem inclusão de simulações de Monte Carlo. Com esta nova e aprimorada função espectral hadrônica, realizamos uma nova determinação de αs na escala de massa do τ , usando regras de soma a energia finita. Usando fixedorder perturbation theory (FOPT), obtivemos α(mτ) = 0.2967(85), que corresponde ao resultado de cinco sabores α(mZ) = 0.1156(12) , na escala de massa do bóson Z, um resultado que é compatível dentro de 1.6σ com a média mundial do PDG, α(mZ) = 0.1180(9). Além disso, a combinação de espectros exclusivos nos canais dominantes abre caminho para melhorias futuras caso novos dados para canais exclusivos sejam disponibilizados e permite o uso dos espectros combinados em outras investigações relacionadas, como a contribuição do canal π+π- para o momento magnético anômalo do múon.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPBoito, Diogo RodriguesMansur, Lucas Morethes2025-01-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-28022025-090717/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2025-03-06T12:52:02Zoai:teses.usp.br:tde-28022025-090717Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-03-06T12:52:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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