Combining QED and QCD transverse-momentum resummation for Z boson production at hadron colliders

Abstract

[EN]We consider the transverse-momentum (qT) distribution of Z bosons produced in hadronic collisions. At small values of qT, we perform the analytic resummation of the logarithmically enhanced QED contributions up to next-to-leading logarithmic accuracy, including the mixed QCD-QED contributions at leading logarithmic accuracy. Resummed results are consistently matched with the next-to-leading fixed-order results (i.e. O(a^2)) at small, intermediate and large values of qT. We combine the QED corrections with the known QCD results at next-to-next-to-leading order (O(aS^2)) and next-to-next-to-leading logarithmic accuracy. We show numerical results at LHC and Tevatron energies, studying the impact of the QED corrections and providing an estimate of the corresponding perturbative uncertainty. Our analytic results for the combined QED and QCD resummation, obtained through an extension of the qT resummation formalism in QCD, are valid for the production of generic neutral and colourless high-mass systems in hadronic collision. [ES] Consideramos la distribución en momento transversal (qT) de los bosones Z producidos en colisiones hadrónicas. Para valores pequeños de qT, realizamos la resummación analítica de las contribuciones de QED logarítmicamente realzadas hasta precisión de siguiente a líder logarítmica, incluyendo las contribuciones mixtas QCD-QED a precisión de líder logarítmica. Los resultados re-sumados se emparejan de manera consistente con los resultados de orden fijo a siguiente a líder (es decir, O(α²)) en las regiones de qT pequeño, intermedio y grande. Combinamos las correcciones de QED con los resultados conocidos de QCD a orden siguiente a siguiente a líder (O(αS²)) y con precisión logarítmica siguiente a siguiente a líder. Mostramos resultados numéricos a energías del LHC y del Tevatron, estudiando el impacto de las correcciones de QED y proporcionando una estimación de la incertidumbre perturbativa correspondiente. Nuestros resultados analíticos para la resummación combinada de QED y QCD, obtenidos mediante una extensión del formalismo de resummación en qT de QCD, son válidos para la producción de sistemas genéricos neutros y sin color de alta masa en colisiones hadrónicas.