PYTHIA8/pythia8130/xmldoc/HadronLevelStandalone.xml

   1 <chapter name="Hadron-Level Standalone">
   2
   3 <h2>Hadron-Level Standalone</h2>
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   5 The Les Houches Accord allows external process-level configurations
   6 to be fed in, for subsequent parton-level and hadron-level generation
   7 to be handled internally by PYTHIA. There is no correspondingly
   8 standardized interface if you have external events that have also
   9 been generated through the parton-level stage, so that only the
  10 hadron-level remains to be handled. A non-standard way to achieve this
  11 exists, however, and can be useful both for real applications and
  12 for various tests of the hadronization model on its own.
  13
  14 <p/>
  15 The key trick is to set the flag <code>ProcessLevel:all = off</code>.
  16 When <code>pythia.next()</code> is called it then does not try to
  17 generate a hard process, and therefore also cannot do anything on the
  18 parton level. Instead only the <code>HadronLevel</code> methods are
  19 called, to take the current content of the event record stored in
  20 <code>pythia.event</code> as a starting point for any hadronization
  21 and decays that are allowed by the normal parameters of this step.
  22 Often the input would consist solely of partons grouped into colour
  23 singlets, but also (colour-singlet) particles are allowed.
  24
  25 <p/>
  26 To set up all the parameters, a <code>pythia.init()</code> call has
  27 to be used, without any arguments. In brief, the structure of the
  28 main program therefore should be something like
  29 <pre>
  30   Pythia pythia;                               // Declare generator.
  31   Event& event = pythia.event                  // Convenient shorthand.
  32   pythia.readString("ProcessLevel:all = off"); // The trick!
  33   pythia.init();                               // Initialization.
  34   for (int iEvent = 0; iEvent < nEvent; ++iEvent) {
  35     // Insert filling of event here!
  36     pythia.next();                             // Do the hadron level.
  37   }
  38 </pre>
  39 Of course this should be supplemented by analysis of events, error checks,
  40 and so on, as for a normal PYTHIA run. The unique aspect is how to fill
  41 the <code>event</code> inside the loop, before <code>pythia.next()</code>
  42 is called.
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  44 <h3>Input configuration</h3>
  45
  46 To set up a new configuration the first step is to throw away the current
  47 one, with <code>event.reset()</code>. This routine will also reserve
  48 the zeroth entry in the even record to represent the event as a whole.
  49
  50 <p/>
  51 With the <code>event.append(...)</code> methods a new entry is added at the
  52 bottom of the current record, i.e. the first time it is called entry
  53 number 1 is filled, and so on. The <code>append</code>  method basically
  54 exists in four variants, either without or with history information,
  55 and with four-momentum provided either as a <code>Vec4</code> four-vector
  56 or as four individual components:
  57 <pre>
  58   append( id, status, col, acol, p, m)
  59   append( id, status, col, acol, px, py, pz, e, m)
  60   append( id, status, mother1, mother2, daughter1, daughter2, col, acol, p, m)
  61   append( id, status, mother1, mother2, daughter1, daughter2, col, acol, px, py, pz, e, m)
  62 </pre>
  63 The methods return the index at which the entry has been stored,
  64 but normally you would not use this feature.
  65
  66 <p/>
  67 You can find descriptions of the input variables
  68 <aloc href="ParticleProperties">here</aloc>.
  69 The PDG particle code <code>id</code> and the Les Houches Accord colour
  70 <code>col</code> and anticolour <code>acol</code> tags must be set
  71 correctly. The four-momentum and mass have to be provided in units of GeV;
  72 if you omit the mass it defaults to 0.
  73
  74 <p/>
  75 The status code can normally be simplified, however; you only need to recall
  76 that positive numbers correspond to particles that are still around, while
  77 negative numbers denote ones that already hadronized or decayed, so usually
  78 <ei>+-1</ei> is good enough. When <code>pythia.next()</code> is called
  79 those positive-status particles that hadronize/decay get the sign of the
  80 status code flipped to negative but the absolute value is retained. The
  81 new particles are added with normal PYTHIA status codes.
  82
  83 <p/>
  84 For normal hadronization/decays in <code>pythia.next()</code> the
  85 history encoded in the mother and daughter indices is not used.
  86 Therefore the first two <code>append</code> methods, which set all these
  87 indices vanishing, should suffice. The subsequent hadronization/decays
  88 will still be properly documented.
  89
  90 <p/>
  91 The exception is when you want to include junctions in your string
  92 topology, i.e. have three string pieces meet. Then you must insert in
  93 your event record the (decayed) particle that is the reason for the
  94 presence of a junction, e.g. a baryon beam remnant from which several
  95 valence quarks have been kicked out, or a neutralino that underwent a
  96 baryon-number-violating decay. This particle must have as daughters
  97 the three partons that together carry the baryon number.
  98
  99 <p/>
 100 The sample program in <code>main21.cc</code> illustrates how you can work
 101 with this facility, both for simple parton configurations and for more
 102 complicated ones with junctions.
 103
 104 <h3>Repeated hadronization or decay</h3>
 105
 106 An alternative approach is possible with the
 107 <code>pythia.forceHadronLevel()</code> routine. This method does
 108 a call to the <code>HadronLevel</code> methods, irrespective of the
 109 value of the <code>HadronLevel:all</code> flag. If you hadronize
 110 externally generated events it is equivalent to a
 111 <code>pythia.next()</code> call with
 112 <code>ProcessLevel:all = off</code>.
 113
 114 <p/>
 115 The real application instead is for repeated hadronization of the same
 116 PYTHIA process- and parton-level event. This may for some studies
 117 help to save time, given that these two first step are more
 118 time-consuming than the hadronization one.
 119
 120 <p/>
 121 For repeated hadronization you should first generate an event as usual,
 122 but with <code>HadronLevel:all = off</code>. This event you can save
 123 in a temporary copy, e.g. <code>Event savedEvent = pythia.event</code>.
 124 Inside a loop you copy back with <code>pythia.event = savedEvent</code>,
 125 and call <code>pythia.forceHadronLevel()</code> to obtain a new
 126 hadronization history.
 127
 128 <p/>
 129 A more limited form of repetition is if you want to decay a given kind
 130 of particle repeatedly, without having to generate the rest of the event
 131 anew. This could be the case e.g. in <ei>B</ei> physics applications.
 132 Then you can use the <code>pythia.moreDecays()</code> method, which
 133 decays all particles in the event record that have not been decayed
 134 but should have been done so. The
 135 <code>ParticleDataTable::mayDecay( id, false/true)</code> method
 136 may be used to switch off/on the decays of a particle species
 137 <code>id</code>, so that it is not decayed in the
 138 <code>pythia.next()</code> call but only inside a loop over a number of
 139 tries.
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 141 <p/>
 142 Between each loop the newly produced decay products must be
 143 removed and the decayed particle status restored to undecayed.
 144 The former is simple, since the new products are appended to the
 145 end of the event record: <code>event.saveSize()</code> saves the
 146 initial size of the event record, and <code>event.restoreSize()</code>
 147 can later be used repeatedly to restore this original size, which means
 148 that the new particles at the end are thrown away. The latter is more
 149 complicated, and requires the user to identify the positions of all
 150 particles of the species and restore a positive status code with
 151 <code>event[i].statusPos()</code>.
 152
 153 <p/>
 154 The <code>main15.cc</code> program illustrates both these methods,
 155 i.e. either repeated hadronization or repeated decay of PYTHIA
 156 events.
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