PYTHIA8/pythia8130/xmldoc/HiggsProcesses.xml

   1 <chapter name="Higgs Processes">
   2
   3 <h2>Higgs Processes</h2>
   4
   5 This page documents Higgs production within and beyond the Standard Model
   6 (SM and BSM for short). This includes several different processes and,
   7 for the BSM scenarios, a large set of parameters that would only be fixed
   8 within a more specific framework such as MSSM. Two choices can be made
   9 irrespective of the particular model:
  10
  11 <flag name="Higgs:cubicWidth" default="off">
  12 The partial width of a Higgs particle to a pair of gauge bosons,
  13 <ei>W^+ W^-</ei> or <ei>Z^0 Z^0</ei>, depends cubically on the
  14 Higgs mass. When selecting the Higgs according to a Breit-Wigner,
  15 so that the actual mass <ei>mHat</ei> does not agree with the
  16 nominal <ei>m_Higgs</ei> one, an ambiguity arises which of the
  17 two to use <ref>Sey95</ref>. The default is to use a linear
  18 dependence on <ei>mHat</ei>, i.e. a width proportional to
  19 <ei>m_Higgs^2 * mHat</ei>, while <code>on</code> gives a
  20 <ei>mHat^3</ei> dependence. This does not affect the widths to
  21 fermions, which only depend linearly on <ei>mHat</ei>.
  22 This flag is used both for SM and BSM Higgses.
  23 </flag>
  24
  25 <flag name="Higgs:runningLoopMass" default="on">
  26 The partial width of a Higgs particle to a pair of gluons or photons,
  27 or a <ei>gamma Z^0</ei> pair, proceeds in part through quark loops,
  28 mainly <ei>b</ei> and <ei>t</ei>. There is some ambiguity what kind
  29 of masses to use. Default is running MSbar ones, but alternatively
  30 fixed pole masses are allowed (as was standard in PYTHIA 6), which
  31 typically gives a noticeably higher cross section for these channels.
  32 (For a decay to a pair of fermions, such as top, the running mass is
  33 used for couplings and the fixed one for phase space.)
  34 </flag>
  35
  36 <h3>Standard-Model Higgs, basic processes</h3>
  37
  38 This section provides the standard set of processes that can be
  39 run together to provide a reasonably complete overview of possible
  40 production channels for a single SM Higgs.
  41 The main parameter is the choice of Higgs mass, which can be set in the
  42 normal <code>ParticleDataTable</code> database; thereafter the properties
  43 within the SM are essentially fixed.
  44
  45 <flag name="HiggsSM:all" default="off">
  46 Common switch for the group of Higgs production within the Standard Model.
  47 </flag>
  48
  49 <flag name="HiggsSM:ffbar2H" default="off">
  50 Scattering <ei>f fbar -> H^0</ei>, where <ei>f</ei> sums over available
  51 flavours except top. Related to the mass-dependent Higgs point coupling
  52 to fermions, so at hadron colliders the bottom contribution will
  53 dominate.
  54 Code 901.
  55 </flag>
  56
  57 <flag name="HiggsSM:gg2H" default="off">
  58 Scattering <ei>g g -> H^0</ei> via loop contributions primarily from
  59 top.
  60 Code 902.
  61 </flag>
  62
  63 <flag name="HiggsSM:gmgm2H" default="off">
  64 Scattering <ei>gamma gamma -> H^0</ei> via loop contributions primarily
  65 from top and <ei>W</ei>.
  66 Code 903.
  67 </flag>
  68
  69 <flag name="HiggsSM:ffbar2HZ" default="off">
  70 Scattering <ei>f fbar -> H^0 Z^0</ei> via <ei>s</ei>-channel <ei>Z^0</ei>
  71 exchange.
  72 Code 904.
  73 </flag>
  74
  75 <flag name="HiggsSM:ffbar2HW" default="off">
  76 Scattering <ei>f fbar -> H^0 W^+-</ei> via <ei>s</ei>-channel <ei>W^+-</ei>
  77 exchange.
  78 Code 905.
  79 </flag>
  80
  81 <flag name="HiggsSM:ff2Hff(t:ZZ)" default="off">
  82 Scattering <ei>f f' -> H^0 f f'</ei> via <ei>Z^0 Z^0</ei> fusion.
  83 Code 906.
  84 </flag>
  85
  86 <flag name="HiggsSM:ff2Hff(t:WW)" default="off">
  87 Scattering <ei>f_1 f_2 -> H^0 f_3 f_4</ei> via <ei>W^+ W^-</ei> fusion.
  88 Code 907.
  89 </flag>
  90
  91 <flag name="HiggsSM:gg2Httbar" default="off">
  92 Scattering <ei>g g -> H^0 t tbar</ei> via <ei>t tbar</ei> fusion
  93 (or, alternatively put, Higgs radiation off a top line).
  94 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
  95 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
  96 Code 908.
  97 </flag>
  98
  99 <flag name="HiggsSM:qqbar2Httbar" default="off">
 100 Scattering <ei>q qbar -> H^0 t tbar</ei> via <ei>t tbar</ei> fusion
 101 (or, alternatively put, Higgs radiation off a top line).
 102 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 103 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 104 Code 909.
 105 </flag>
 106
 107 <h3>Standard-Model Higgs, further processes</h3>
 108
 109 A number of further production processes has been implemented, that
 110 are specializations of some of the above ones to the high-<ei>pT</ei>
 111 region. The sets therefore could not be used simultaneously
 112 without unphysical doublecounting, as further explained below.
 113 They are not switched on by the <code>HiggsSM:all</code> flag, but
 114 have to be switched on for each separate process after due consideration.
 115
 116 <p/>
 117 The first three processes in this section are related to the Higgs
 118 point coupling to fermions, and so primarily are of interest for
 119 <ei>b</ei> quarks. It is here useful to begin by reminding that
 120 a process like <ei>b bbar -> H^0</ei> implies that a <ei>b/bbar</ei>
 121 is taken from each incoming hadron, leaving behind its respective
 122 antiparticle. The initial-state showers will then add one
 123 <ei>g -> b bbar</ei> branching on either side, so that effectively
 124 the process becomes <ei>g g -> H0 b bbar</ei>. This would be the
 125 same basic process as the <ei>g g -> H^0 t tbar</ei> one used for top.
 126 The difference is that (a) no PDF's are defined for top and
 127 (b) the shower approach would not be good enough to provide sensible
 128 kinematics for the <ei>H^0 t tbar</ei> subsystem. By contrast, owing
 129 to the <ei>b</ei> being much lighter than the Higgs, multiple
 130 gluon emissions must be resummed for <ei>b</ei>, as is done by PDF's
 131 and showers, in order to obtain a sensible description of the total
 132 production rate,  when the <ei>b</ei> quarks predominantly are produced
 133 at small <ei>pT</ei> values.
 134
 135 <flag name="HiggsSM:qg2Hq" default="off">
 136 Scattering <ei>q g -> H^0 q</ei>. This process gives first-order
 137 corrections to the <ei>f fbar -> H^0</ei> one above, and should only be
 138 used to study  the high-<ei>pT</ei> tail, while <ei>f fbar -> H^0</ei>
 139 should be used for inclusive production. Only the dominant <ei>c</ei>
 140 and <ei>b</ei> contributions are included, and generated separately
 141 for technical reasons. Note that another first-order process would be
 142 <ei>q qbar -> H^0 g</ei>, which is not explicitly implemented here,
 143 but is obtained from showering off the lowest-order process. It does not
 144 contain any <ei>b</ei> at large <ei>pT</ei>, however, so is less
 145 interesting for many applications.
 146 Code 911.
 147
 148 </flag>
 149 <flag name="HiggsSM:gg2Hbbbar" default="off">
 150 Scattering <ei>g g -> H^0 b bbar</ei>. This process is yet one order
 151 higher of the <ei>b bbar -> H^0</ei> and <ei>b g -> H^0 b</ei> chain,
 152 where now two quarks should be required above some large <ei>pT</ei>
 153 threshold.
 154 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 155 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 156 Code 912.
 157 </flag>
 158
 159 <flag name="HiggsSM:qqbar2Hbbbar" default="off">
 160 Scattering <ei>q qbar -> H^0 b bbar</ei> via an <ei>s</ei>-channel
 161 gluon, so closely related to the previous one, but typically less
 162 important owing to the smaller rate of (anti)quarks relative to
 163 gluons.
 164 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 165 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 166 Code 913.
 167 </flag>
 168
 169 <p/>
 170 The second set of processes are predominantly first-order corrections
 171 to the <ei>g g -> H^0</ei> process, again dominated by the top loop.
 172 We here only provide the kinematical expressions obtained in the
 173 limit that the top quark goes to infinity, but scaled to the
 174 finite-top-mass coupling in <ei>g g -> H^0</ei>. (Complete loop
 175 expressions are available e.g. in PYTHIA 6.4 but are very lengthy.)
 176 This provides a reasonably accurate description for "intermediate"
 177 <ei>pT</ei> values, but fails when the <ei>pT</ei> scale approaches
 178 the top mass.
 179
 180 <flag name="HiggsSM:gg2Hg(l:t)" default="off">
 181 Scattering <ei>g g -> H^0 g</ei> via loop contributions primarily
 182 from top.
 183 Code 914.
 184 </flag>
 185
 186 <flag name="HiggsSM:qg2Hq(l:t)" default="off">
 187 Scattering <ei>q g -> H^0 q</ei> via loop contributions primarily
 188 from top. Not to be confused with the <code>HiggsSM:bg2Hb</code>
 189 process above, with its direct fermion-to-Higgs coupling.
 190 Code 915.
 191 </flag>
 192
 193 <flag name="HiggsSM:qqbar2Hg(l:t)" default="off">
 194 Scattering <ei>q qbar -> H^0 g</ei> via an <ei>s</ei>-channel gluon
 195 and loop contributions primarily from top. Is strictly speaking a
 196 "new" process, not directly derived from <ei>g g -> H^0</ei>, and
 197 could therefore be included in the standard mix without doublecounting,
 198 but is numerically negligible.
 199 Code 916.
 200 </flag>
 201
 202 <h3>Beyond-the-Standard-Model Higgs, introduction</h3>
 203
 204 Further Higgs multiplets arise in a number of scenarios. We here
 205 concentrate on the MSSM scenario with two Higgs doublets, but with
 206 flexibility enough that also other two-Higgs-doublet scenarios could
 207 be represented by a suitable choice of parameters. Conventionally the
 208 Higgs states are labelled <ei>h^0, H^0, A^0</ei> and <ei>H^+-</ei>.
 209 If the scalar and pseudocalar states mix the resulting states are
 210 labelled <ei>H_1^0, H_2^0, H_3^0</ei>. In process names and parameter
 211 explanations both notations will be used, but for settings labels
 212 we have adapted the shorthand hybrid notation <code>H1</code> for
 213 <ei>h^0(H_1^0)</ei>, <code>H2</code> for <ei>H^0(H_2^0)</ei> and
 214 <code>A3</code> for <ei>A^0(H_3^0)</ei>. (Recall that the
 215 <code>Settings</code> database does not distinguish upper- and lowercase
 216 characters, so that the user has one thing less to worry about, but here
 217 it causes probles with <ei>h^0</ei> vs. <ei>H^0</ei>.) We leave the issue
 218 of mass ordering between <ei>H^0</ei> and <ei>A^0</ei> open, and thereby
 219 also that of <ei>H_2^0</ei> and <ei>H_3^0</ei>.
 220
 221 <flag name="Higgs:useBSM" default="off">
 222 Master switch to initialize and use the two-Higgs-doublet states.
 223 If off, only the above SM Higgs processes can be used, with couplings
 224 as predicted in the SM. If on, only the below BSM Higgs processes can
 225 be used, with couplings that can be set freely, also found further down
 226 on this page.
 227 </flag>
 228
 229 <h3>Beyond-the-Standard-Model Higgs, basic processes</h3>
 230
 231 This section provides the standard set of processes that can be
 232 run together to provide a reasonably complete overview of possible
 233 production channels for a single neutral Higgs state in a two-doublet
 234 scenarios such as MSSM. The list of processes for neutral states closely
 235 mimics the one found for the SM Higgs. Some of the processes
 236 vanish for a pure pseudoscalar <ei>A^0</ei>, but are kept for flexiblity
 237 in cases of mixing with the scalar <ei>h^0</ei> and <ei>H^0</ei> states,
 238 or for use in the context of non-MSSM models. This should work well to
 239 represent e.g. that a small admixture of the "wrong" parity would allow
 240 a process such as <ei>q qbar -> A^0 Z^0</ei>, which otherwise is forbidden.
 241 However, note that the loop integrals e.g. for <ei>g g -> h^0/H^0/A^0</ei>
 242 are hardcoded to be for scalars for the former two particles and for a
 243 pseudoscalar for the latter one, so absolute rates would not be
 244 correctly represented in the case of large scalar/pseudoscalar mixing.
 245
 246 <flag name="HiggsBSM:all" default="off">
 247 Common switch for the group of Higgs production beyond the Standard Model,
 248 as listed below.
 249 </flag>
 250
 251 <h4>1) <ei>h^0(H_1^0)</ei> processes</h4>
 252
 253 <flag name="HiggsBSM:allH1" default="off">
 254 Common switch for the group of <ei>h^0(H_1^0)</ei> production processes.
 255 </flag>
 256
 257 <flag name="HiggsBSM:ffbar2H1" default="off">
 258 Scattering <ei>f fbar -> h^0(H_1^0)</ei>, where <ei>f</ei> sums over available
 259 flavours except top.
 260 Code 1001.
 261 </flag>
 262
 263 <flag name="HiggsBSM:gg2H1" default="off">
 264 Scattering <ei>g g -> h^0(H_1^0)</ei> via loop contributions primarily from
 265 top.
 266 Code 1002.
 267 </flag>
 268
 269 <flag name="HiggsBSM:gmgm2H1" default="off">
 270 Scattering <ei>gamma gamma -> h^0(H_1^0)</ei> via loop contributions primarily
 271 from top and <ei>W</ei>.
 272 Code 1003.
 273 </flag>
 274
 275 <flag name="HiggsBSM:ffbar2H1Z" default="off">
 276 Scattering <ei>f fbar -> h^0(H_1^0) Z^0</ei> via <ei>s</ei>-channel <ei>Z^0</ei>
 277 exchange.
 278 Code 1004.
 279 </flag>
 280
 281 <flag name="HiggsBSM:ffbar2H1W" default="off">
 282 Scattering <ei>f fbar -> h^0(H_1^0) W^+-</ei> via <ei>s</ei>-channel <ei>W^+-</ei>
 283 exchange.
 284 Code 1005.
 285 </flag>
 286
 287 <flag name="HiggsBSM:ff2H1ff(t:ZZ)" default="off">
 288 Scattering <ei>f f' -> h^0(H_1^0) f f'</ei> via <ei>Z^0 Z^0</ei> fusion.
 289 Code 1006.
 290 </flag>
 291
 292 <flag name="HiggsBSM:ff2H1ff(t:WW)" default="off">
 293 Scattering <ei>f_1 f_2 -> h^0(H_1^0) f_3 f_4</ei> via <ei>W^+ W^-</ei> fusion.
 294 Code 1007.
 295 </flag>
 296
 297 <flag name="HiggsBSM:gg2H1ttbar" default="off">
 298 Scattering <ei>g g -> h^0(H_1^0) t tbar</ei> via <ei>t tbar</ei> fusion
 299 (or, alternatively put, Higgs radiation off a top line).
 300 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 301 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 302 Code 1008.
 303 </flag>
 304
 305 <flag name="HiggsBSM:qqbar2H1ttbar" default="off">
 306 Scattering <ei>q qbar -> h^0(H_1^0) t tbar</ei> via <ei>t tbar</ei> fusion
 307 (or, alternatively put, Higgs radiation off a top line).
 308 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 309 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 310 Code 1009.
 311
 312
 313 <h4>2) <ei>H^0(H_2^0)</ei> processes</h4>
 314
 315 <flag name="HiggsBSM:allH2" default="off">
 316 Common switch for the group of <ei>H^0(H_2^0)</ei> production processes.
 317 </flag>
 318
 319 <flag name="HiggsBSM:ffbar2H2" default="off">
 320 Scattering <ei>f fbar -> H^0(H_2^0)</ei>, where <ei>f</ei> sums over available
 321 flavours except top.
 322 Code 1021.
 323 </flag>
 324
 325 <flag name="HiggsBSM:gg2H2" default="off">
 326 Scattering <ei>g g -> H^0(H_2^0)</ei> via loop contributions primarily from
 327 top.
 328 Code 1022.
 329 </flag>
 330
 331 <flag name="HiggsBSM:gmgm2H2" default="off">
 332 Scattering <ei>gamma gamma -> H^0(H_2^0)</ei> via loop contributions primarily
 333 from top and <ei>W</ei>.
 334 Code 1023.
 335 </flag>
 336
 337 <flag name="HiggsBSM:ffbar2H2Z" default="off">
 338 Scattering <ei>f fbar -> H^0(H_2^0) Z^0</ei> via <ei>s</ei>-channel <ei>Z^0</ei>
 339 exchange.
 340 Code 1024.
 341 </flag>
 342
 343 <flag name="HiggsBSM:ffbar2H2W" default="off">
 344 Scattering <ei>f fbar -> H^0(H_2^0) W^+-</ei> via <ei>s</ei>-channel <ei>W^+-</ei>
 345 exchange.
 346 Code 1025.
 347 </flag>
 348
 349 <flag name="HiggsBSM:ff2H2ff(t:ZZ)" default="off">
 350 Scattering <ei>f f' -> H^0(H_2^0) f f'</ei> via <ei>Z^0 Z^0</ei> fusion.
 351 Code 1026.
 352 </flag>
 353
 354 <flag name="HiggsBSM:ff2H2ff(t:WW)" default="off">
 355 Scattering <ei>f_1 f_2 -> H^0(H_2^0) f_3 f_4</ei> via <ei>W^+ W^-</ei> fusion.
 356 Code 1027.
 357 </flag>
 358
 359 <flag name="HiggsBSM:gg2H2ttbar" default="off">
 360 Scattering <ei>g g -> H^0(H_2^0) t tbar</ei> via <ei>t tbar</ei> fusion
 361 (or, alternatively put, Higgs radiation off a top line).
 362 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 363 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 364 Code 1028.
 365 </flag>
 366
 367 <flag name="HiggsBSM:qqbar2H2ttbar" default="off">
 368 Scattering <ei>q qbar -> H^0(H_2^0) t tbar</ei> via <ei>t tbar</ei> fusion
 369 (or, alternatively put, Higgs radiation off a top line).
 370 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 371 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 372 Code 1029.
 373
 374 <h4>3) <ei>A^0(H_3^0)</ei> processes</h4>
 375
 376 <flag name="HiggsBSM:allA3" default="off">
 377 Common switch for the group of <ei>A^0(H_3^0)</ei> production processes.
 378 </flag>
 379
 380 <flag name="HiggsBSM:ffbar2A3" default="off">
 381 Scattering <ei>f fbar -> A^0(H_3^0)</ei>, where <ei>f</ei> sums over available
 382 flavours except top.
 383 Code 1041.
 384 </flag>
 385
 386 <flag name="HiggsBSM:gg2A3" default="off">
 387 Scattering <ei>g g -> A^0(A_3^0)</ei> via loop contributions primarily from
 388 top.
 389 Code 1042.
 390 </flag>
 391
 392 <flag name="HiggsBSM:gmgm2A3" default="off">
 393 Scattering <ei>gamma gamma -> A^0(A_3^0)</ei> via loop contributions primarily
 394 from top and <ei>W</ei>.
 395 Code 1043.
 396 </flag>
 397
 398 <flag name="HiggsBSM:ffbar2A3Z" default="off">
 399 Scattering <ei>f fbar -> A^0(A_3^0) Z^0</ei> via <ei>s</ei>-channel <ei>Z^0</ei>
 400 exchange.
 401 Code 1044.
 402 </flag>
 403
 404 <flag name="HiggsBSM:ffbar2A3W" default="off">
 405 Scattering <ei>f fbar -> A^0(A_3^0) W^+-</ei> via <ei>s</ei>-channel <ei>W^+-</ei>
 406 exchange.
 407 Code 1045.
 408 </flag>
 409
 410 <flag name="HiggsBSM:ff2A3ff(t:ZZ)" default="off">
 411 Scattering <ei>f f' -> A^0(A_3^0) f f'</ei> via <ei>Z^0 Z^0</ei> fusion.
 412 Code 1046.
 413 </flag>
 414
 415 <flag name="HiggsBSM:ff2A3ff(t:WW)" default="off">
 416 Scattering <ei>f_1 f_2 -> A^0(A_3^0) f_3 f_4</ei> via <ei>W^+ W^-</ei> fusion.
 417 Code 1047.
 418 </flag>
 419
 420 <flag name="HiggsBSM:gg2A3ttbar" default="off">
 421 Scattering <ei>g g -> A^0(A_3^0) t tbar</ei> via <ei>t tbar</ei> fusion
 422 (or, alternatively put, Higgs radiation off a top line).
 423 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 424 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 425 Code 1048.
 426 </flag>
 427
 428 <flag name="HiggsBSM:qqbar2A3ttbar" default="off">
 429 Scattering <ei>q qbar -> A^0(A_3^0) t tbar</ei> via <ei>t tbar</ei> fusion
 430 (or, alternatively put, Higgs radiation off a top line).
 431 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 432 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 433 Code 1049.
 434
 435 <h4>4) <ei>H+-</ei> processes</h4>
 436
 437 <flag name="HiggsBSM:allH+-" default="off">
 438 Common switch for the group of <ei>H^+-</ei> production processes.
 439 </flag>
 440
 441 <flag name="HiggsBSM:ffbar2H+-" default="off">
 442 Scattering <ei>f fbar' -> H^+-</ei>, where <ei>f, fbar'</ei> sums over
 443 available incoming flavours. Since couplings are assumed
 444 generation-diagonal, in practice this means <ei>c sbar -> H^+</ei>
 445 and <ei>s cbar -> H^-</ei>.
 446 Code 1061.
 447 </flag>
 448
 449 <flag name="HiggsBSM:bg2H+-t" default="off">
 450 Scattering <ei>b g -> H^+ tbar</ei>. At hadron colliders this is the
 451 dominant process for single-charged-Higgs production.
 452 Code 1062.
 453 </flag>
 454
 455 <h4>5) Higgs-pair processes</h4>
 456
 457 <flag name="HiggsBSM:allHpair" default="off">
 458 Common switch for the group of Higgs pair-production processes.
 459 </flag>
 460
 461 <flag name="HiggsBSM:ffbar2A3H1" default="off">
 462 Scattering <ei>f fbar -> A^0(H_3) h^0(H_1)</ei>.
 463 Code 1081.
 464 </flag>
 465
 466 <flag name="HiggsBSM:ffbar2A3H2" default="off">
 467 Scattering <ei>f fbar -> A^0(H_3) H^0(H_2)</ei>.
 468 Code 1082.
 469 </flag>
 470
 471 <flag name="HiggsBSM:ffbar2H+-H1" default="off">
 472 Scattering <ei>f fbar -> H^+- h^0(H_1)</ei>.
 473 Code 1083.
 474 </flag>
 475
 476 <flag name="HiggsBSM:ffbar2H+-H2" default="off">
 477 Scattering <ei>f fbar -> H^+- H^0(H_2)</ei>.
 478 Code 1084.
 479 </flag>
 480
 481 <flag name="HiggsBSM:ffbar2H+H-" default="off">
 482 Scattering <ei>f fbar -> H+ H-</ei>.
 483 Code 1085.
 484 </flag>
 485
 486 <h3>Beyond-the-Standard-Model Higgs, further processes</h3>
 487
 488 This section mimics the above section on "Standard-Model Higgs,
 489 further processes", i.e. it contains higher-order corrections
 490 to the processes already listed. The two sets therefore could not
 491 be used simultaneously without unphysical doublecounting.
 492 They are not controlled by any group flag, but have to be switched
 493 on for each separate process after due consideration. We refer to
 494 the standard-model description for a set of further comments on
 495 the processes.
 496
 497 <h4>1) <ei>h^0(H_1^0)</ei> processes</h4>
 498
 499 <flag name="HiggsBSM:qg2H1q" default="off">
 500 Scattering <ei>q g -> h^0 q</ei>. This process gives first-order
 501 corrections to the <ei>f fbar -> h^0</ei> one above, and should only be
 502 used to study  the high-<ei>pT</ei> tail, while <ei>f fbar -> h^0</ei>
 503 should be used for inclusive production. Only the dominant <ei>c</ei>
 504 and <ei>b</ei> contributions are included, and generated separately
 505 for technical reasons. Note that another first-order process would be
 506 <ei>q qbar -> h^0 g</ei>, which is not explicitly implemented here,
 507 but is obtained from showering off the lowest-order process. It does not
 508 contain any <ei>b</ei> at large <ei>pT</ei>, however, so is less
 509 interesting for many applications.
 510 Code 1011.
 511 </flag>
 512
 513 <flag name="HiggsBSM:gg2H1bbbar" default="off">
 514 Scattering <ei>g g -> h^0 b bbar</ei>. This process is yet one order
 515 higher of the <ei>b bbar -> h^0</ei> and <ei>b g -> h^0 b</ei> chain,
 516 where now two quarks should be required above some large <ei>pT</ei>
 517 threshold.
 518 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 519 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 520 Code 1012.
 521 </flag>
 522
 523 <flag name="HiggsBSM:qqbar2H1bbbar" default="off">
 524 Scattering <ei>q qbar -> h^0 b bbar</ei> via an <ei>s</ei>-channel
 525 gluon, so closely related to the previous one, but typically less
 526 important owing to the smaller rate of (anti)quarks relative to
 527 gluons.
 528 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 529 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 530 Code 1013.
 531 </flag>
 532
 533 <flag name="HiggsBSM:gg2H1g(l:t)" default="off">
 534 Scattering <ei>g g -> h^0 g</ei> via loop contributions primarily
 535 from top.
 536 Code 1014.
 537 </flag>
 538
 539 <flag name="HiggsBSM:qg2H1q(l:t)" default="off">
 540 Scattering <ei>q g -> h^0 q</ei> via loop contributions primarily
 541 from top. Not to be confused with the <code>HiggsBSM:bg2H1b</code>
 542 process above, with its direct fermion-to-Higgs coupling.
 543 Code 1015.
 544 </flag>
 545
 546 <flag name="HiggsBSM:qqbar2H1g(l:t)" default="off">
 547 Scattering <ei>q qbar -> h^0 g</ei> via an <ei>s</ei>-channel gluon
 548 and loop contributions primarily from top. Is strictly speaking a
 549 "new" process, not directly derived from <ei>g g -> h^0</ei>, and
 550 could therefore be included in the standard mix without doublecounting,
 551 but is numerically negligible.
 552 Code 1016.
 553 </flag>
 554
 555 <h4>2) <ei>H^0(H_2^0)</ei> processes</h4>
 556
 557 <flag name="HiggsBSM:qg2H2q" default="off">
 558 Scattering <ei>q g -> H^0 q</ei>. This process gives first-order
 559 corrections to the <ei>f fbar -> H^0</ei> one above, and should only be
 560 used to study  the high-<ei>pT</ei> tail, while <ei>f fbar -> H^0</ei>
 561 should be used for inclusive production. Only the dominant <ei>c</ei>
 562 and <ei>b</ei> contributions are included, and generated separately
 563 for technical reasons. Note that another first-order process would be
 564 <ei>q qbar -> H^0 g</ei>, which is not explicitly implemented here,
 565 but is obtained from showering off the lowest-order process. It does not
 566 contain any <ei>b</ei> at large <ei>pT</ei>, however, so is less
 567 interesting for many applications.
 568 Code 1031.
 569 </flag>
 570
 571 <flag name="HiggsBSM:gg2H2bbbar" default="off">
 572 Scattering <ei>g g -> H^0 b bbar</ei>. This process is yet one order
 573 higher of the <ei>b bbar -> H^0</ei> and <ei>b g -> H^0 b</ei> chain,
 574 where now two quarks should be required above some large <ei>pT</ei>
 575 threshold.
 576 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 577 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 578 Code 1032.
 579 </flag>
 580
 581 <flag name="HiggsBSM:qqbar2H2bbbar" default="off">
 582 Scattering <ei>q qbar -> H^0 b bbar</ei> via an <ei>s</ei>-channel
 583 gluon, so closely related to the previous one, but typically less
 584 important owing to the smaller rate of (anti)quarks relative to
 585 gluons.
 586 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 587 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 588 Code 1033.
 589 </flag>
 590
 591 <flag name="HiggsBSM:gg2H2g(l:t)" default="off">
 592 Scattering <ei>g g -> H^0 g</ei> via loop contributions primarily
 593 from top.
 594 Code 1034.
 595 </flag>
 596
 597 <flag name="HiggsBSM:qg2H2q(l:t)" default="off">
 598 Scattering <ei>q g -> H^0 q</ei> via loop contributions primarily
 599 from top. Not to be confused with the <code>HiggsBSM:bg2H1b</code>
 600 process above, with its direct fermion-to-Higgs coupling.
 601 Code 1035.
 602 </flag>
 603
 604 <flag name="HiggsBSM:qqbar2H2g(l:t)" default="off">
 605 Scattering <ei>q qbar -> H^0 g</ei> via an <ei>s</ei>-channel gluon
 606 and loop contributions primarily from top. Is strictly speaking a
 607 "new" process, not directly derived from <ei>g g -> H^0</ei>, and
 608 could therefore be included in the standard mix without doublecounting,
 609 but is numerically negligible.
 610 Code 1036.
 611 </flag>
 612
 613 <h4>3) <ei>A^0(H_3^0)</ei> processes</h4>
 614
 615 <flag name="HiggsBSM:qg2A3q" default="off">
 616 Scattering <ei>q g -> A^0 q</ei>. This process gives first-order
 617 corrections to the <ei>f fbar -> A^0</ei> one above, and should only be
 618 used to study  the high-<ei>pT</ei> tail, while <ei>f fbar -> A^0</ei>
 619 should be used for inclusive production. Only the dominant <ei>c</ei>
 620 and <ei>b</ei> contributions are included, and generated separately
 621 for technical reasons. Note that another first-order process would be
 622 <ei>q qbar -> A^0 g</ei>, which is not explicitly implemented here,
 623 but is obtained from showering off the lowest-order process. It does not
 624 contain any <ei>b</ei> at large <ei>pT</ei>, however, so is less
 625 interesting for many applications.
 626 Code 1051.
 627 </flag>
 628
 629 <flag name="HiggsBSM:gg2A3bbbar" default="off">
 630 Scattering <ei>g g -> A^0 b bbar</ei>. This process is yet one order
 631 higher of the <ei>b bbar -> A^0</ei> and <ei>b g -> A^0 b</ei> chain,
 632 where now two quarks should be required above some large <ei>pT</ei>
 633 threshold.
 634 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 635 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 636 Code 1052.
 637 </flag>
 638
 639 <flag name="HiggsBSM:qqbar2A3bbbar" default="off">
 640 Scattering <ei>q qbar -> A^0 b bbar</ei> via an <ei>s</ei>-channel
 641 gluon, so closely related to the previous one, but typically less
 642 important owing to the smaller rate of (anti)quarks relative to
 643 gluons.
 644 Warning: unfortunately this process is rather slow, owing to a
 645 lengthy cross-section expression and inefficient phase-space selection.
 646 Code 1053.
 647 </flag>
 648
 649 <flag name="HiggsBSM:gg2A3g(l:t)" default="off">
 650 Scattering <ei>g g -> A^0 g</ei> via loop contributions primarily
 651 from top.
 652 Code 1054.
 653 </flag>
 654
 655 <flag name="HiggsBSM:qg2A3q(l:t)" default="off">
 656 Scattering <ei>q g -> A^0 q</ei> via loop contributions primarily
 657 from top. Not to be confused with the <code>HiggsBSM:bg2H1b</code>
 658 process above, with its direct fermion-to-Higgs coupling.
 659 Code 1055.
 660 </flag>
 661
 662 <flag name="HiggsBSM:qqbar2A3g(l:t)" default="off">
 663 Scattering <ei>q qbar -> A^0 g</ei> via an <ei>s</ei>-channel gluon
 664 and loop contributions primarily from top. Is strictly speaking a
 665 "new" process, not directly derived from <ei>g g -> A^0</ei>, and
 666 could therefore be included in the standard mix without doublecounting,
 667 but is numerically negligible.
 668 Code 1056.
 669 </flag>
 670
 671 <h3>Parameters for Beyond-the-Standard-Model Higgs production and decay</h3>
 672
 673 This section offers a big flexibility to set couplings of the various
 674 Higgs states to fermions and gauge bosons, and also to each other.
 675 The intention is that, for scenarios like MSSM, you should use standard
 676 input from the <aloc href="SUSYLesHouchesAccord">SUSY Les Houches
 677 Accord</aloc>, rather than having to set it all yourself. In other cases,
 678 however, the freedom is there for you to use. Kindly note that some
 679 of the internal calculations of partial widths from the parameters provided
 680 do not include mixing between the scalar and pseudoscalar states.
 681
 682 <p/>
 683 Masses would be set in the <code>ParticleDataTable</code> database,
 684 while couplings are set below. When possible, the couplings of the Higgs
 685 states are normalized to the corresponding coupling within the SM.
 686 When not, their values within the MSSM are indicated, from which
 687 it should be straightforward to understand what to use instead.
 688 The exception is some couplings that vanish also in the MSSM, where the
 689 normalization has been defined in close analogy with nonvanishing ones.
 690 Some parameter names are asymmetric but crossing can always be used,
 691 i.e. the coupling for <ei>A^0 -> H^0 Z^0</ei> obviously is also valid
 692 for <ei>H^0 -> A^0 Z^0</ei> and <ei>Z^0 -> H^0 A^0</ei>.
 693 Note that couplings usually appear quadratically in matrix elements.
 694
 695 <parm name="HiggsH1:coup2d" default="1.">
 696 The <ei>h^0(H_1^0)</ei> coupling to down-type quarks.
 697 </parm>
 698
 699 <parm name="HiggsH1:coup2u" default="1.">
 700 The <ei>h^0(H_1^0)</ei> coupling to up-type quarks.
 701 </parm>
 702
 703 <parm name="HiggsH1:coup2l" default="1.">
 704 The <ei>h^0(H_1^0)</ei> coupling to (charged) leptons.
 705 </parm>
 706
 707 <parm name="HiggsH1:coup2Z" default="1.">
 708 The <ei>h^0(H_1^0)</ei> coupling to <ei>Z^0</ei>.
 709 </parm>
 710
 711 <parm name="HiggsH1:coup2W" default="1.">
 712 The <ei>h^0(H_1^0)</ei> coupling to <ei>W^+-</ei>.
 713 </parm>
 714
 715 <parm name="HiggsH1:coup2Hchg" default="0.">
 716 The <ei>h^0(H_1^0)</ei> coupling to <ei>H^+-</ei> (in loops).
 717 Is <ei>sin(beta - alpha) + cos(2 beta) sin(beta + alpha) /
 718 (2 cos^2theta_W)</ei> in the MSSM.
 719 </parm>
 720
 721 <parm name="HiggsH2:coup2d" default="1.">
 722 The <ei>H^0(H_2^0)</ei> coupling to down-type quarks.
 723 </parm>
 724
 725 <parm name="HiggsH2:coup2u" default="1.">
 726 The <ei>H^0(H_2^0)</ei> coupling to up-type quarks.
 727 </parm>
 728
 729 <parm name="HiggsH2:coup2l" default="1.">
 730 The <ei>H^0(H_2^0)</ei> coupling to (charged) leptons.
 731 </parm>
 732
 733 <parm name="HiggsH2:coup2Z" default="1.">
 734 The <ei>H^0(H_2^0)</ei> coupling to <ei>Z^0</ei>.
 735 </parm>
 736
 737 <parm name="HiggsH2:coup2W" default="1.">
 738 The <ei>H^0(H_2^0)</ei> coupling to <ei>W^+-</ei>.
 739 </parm>
 740
 741 <parm name="HiggsH2:coup2Hchg" default="0.">
 742 The <ei>H^0(H_2^0)</ei> coupling to <ei>H^+-</ei> (in loops).
 743 Is <ei>cos(beta - alpha) + cos(2 beta) cos(beta + alpha) /
 744 (2 cos^2theta_W)</ei> in the MSSM.
 745 </parm>
 746
 747 <parm name="HiggsH2:coup2H1H1" default="1.">
 748 The <ei>H^0(H_2^0)</ei> coupling to a <ei>h^0(H_1^0)</ei> pair.
 749 Is <ei>cos(2 alpha) cos(beta + alpha) - 2 sin(2 alpha)
 750 sin(beta + alpha)</ei> in the MSSM.
 751 </parm>
 752
 753 <parm name="HiggsH2:coup2A3A3" default="1.">
 754 The <ei>H^0(H_2^0)</ei> coupling to an <ei>A^0(H_3^0)</ei> pair.
 755 Is <ei>cos(2 beta) cos(beta + alpha)</ei> in the MSSM.
 756 </parm>
 757
 758 <parm name="HiggsH2:coup2H1Z" default="0.">
 759 The <ei>H^0(H_2^0)</ei> coupling to a <ei>h^0(H_1^0) Z^0</ei> pair.
 760 Vanishes in the MSSM.
 761 </parm>
 762
 763 <parm name="HiggsH2:coup2A3H1" default="0.">
 764 The <ei>H^0(H_2^0)</ei> coupling to an <ei>A^0(H_3^0) h^0(H_1^0)</ei> pair.
 765 Vanishes in the MSSM.
 766 </parm>
 767
 768 <parm name="HiggsH2:coup2HchgW" default="0.">
 769 The <ei>H^0(H_2^0)</ei> coupling to a <ei>H^+- W-+</ei> pair.
 770 Vanishes in the MSSM.
 771 </parm>
 772
 773 <parm name="HiggsA3:coup2d" default="1.">
 774 The <ei>A^0(H_3^0)</ei> coupling to down-type quarks.
 775 </parm>
 776
 777 <parm name="HiggsA3:coup2u" default="1.">
 778 The <ei>A^0(H_3^0)</ei> coupling to up-type quarks.
 779 </parm>
 780
 781 <parm name="HiggsA3:coup2l" default="1.">
 782 The <ei>A^0(H_3^0)</ei> coupling to (charged) leptons.
 783 </parm>
 784
 785 <parm name="HiggsA3:coup2H1Z" default="1.">
 786 The <ei>A^0(H_3^0)</ei> coupling to a <ei>h^0(H_1^0) Z^0</ei> pair.
 787 Is <ei>cos(beta - alpha)</ei> in the MSSM.
 788 </parm>
 789
 790 <parm name="HiggsA3:coup2H2Z" default="1.">
 791 The <ei>A^0(H_3^0)</ei> coupling to a <ei>H^0(H_2^0) Z^0</ei> pair.
 792 Is <ei>sin(beta - alpha)</ei> in the MSSM.
 793 </parm>
 794
 795 <parm name="HiggsA3:coup2Z" default="0.">
 796 The <ei>A^0(H_3^0)</ei> coupling to <ei>Z^0</ei>.
 797 Vanishes in the MSSM.
 798 </parm>
 799
 800 <parm name="HiggsA3:coup2W" default="0.">
 801 The <ei>A^0(H_3^0)</ei> coupling to <ei>W^+-</ei>.
 802 Vanishes in the MSSM.
 803 </parm>
 804
 805 <parm name="HiggsA3:coup2H1H1" default="0.">
 806 The <ei>A^0(H_3^0)</ei> coupling to a <ei>h^0(H_1^0)</ei> pair.
 807 Vanishes in the MSSM.
 808 </parm>
 809
 810 <parm name="HiggsA3:coup2Hchg" default="0.">
 811 The <ei>A^0(H_3^0)</ei> coupling to <ei>H^+-</ei>.
 812 Vanishes in the MSSM.
 813 </parm>
 814
 815 <parm name="HiggsA3:coup2HchgW" default="0.">
 816 The <ei>A^0(H_3^0)</ei> coupling to a <ei>H^+- W-+</ei> pair.
 817 Vanishes in the MSSM.
 818 </parm>
 819
 820 <parm name="HiggsHchg:tanBeta" default="5.">
 821 The <ei>tan(beta)</ei> value, which leads to an enhancement of the
 822 <ei>H^+-</ei> coupling to down-type fermions and suppression to
 823 up-type ones. The same angle also appears in many other places,
 824 but this particular parameter is only used for the charged-Higgs case.
 825 </parm>
 826
 827 <parm name="HiggsHchg:coup2H1W" default="1.">
 828 The <ei>H^+-</ei> coupling to a <ei>h^0(H_1^0) W^+-</ei> pair.
 829 Is <ei>cos(beta - alpha)</ei> in the MSSM.
 830 </parm>
 831
 832 <parm name="HiggsHchg:coup2H2W" default="0.">
 833 The <ei>H^+-</ei> coupling to a <ei>H^0(H_2^0) W^+-</ei> pair.
 834 Is <ei>1 - cos(beta - alpha)</ei> in the MSSM.
 835 </parm>
 836
 837 <p/>
 838 Another set of parameters are not used in the production stage but
 839 exclusively for the description of angular distributions in decays.
 840
 841 <modepick name="HiggsH1:parity" default="1" min="0" max="3">
 842 possibility to modify angular decay correlations in the decay of a
 843 <ei>h^0(H_1)</ei> decay <ei>Z^0 Z^0</ei> or <ei>W^+ W^-</ei> to four
 844 fermions. Currently it does not affect the partial width of the
 845 channels, which is only based on the above parameters.
 846 <option value="0">isotropic decays.</option>
 847 <option value="1">assuming the <ei>h^0(H_1)</ei> is a pure scalar
 848 (CP-even), as in the MSSM.</option>
 849 <option value="2">assuming the <ei>h^0(H_1)</ei> is a pure pseudoscalar
 850 (CP-odd).</option>
 851 <option value="3">assuming the <ei>h^0(H_1)</ei> is a mixture of the two,
 852 including the CP-violating interference term. The parameter
 853 <ei>eta</ei>, see below, sets the strength of the CP-odd admixture,
 854 with the interference term being proportional to <ei>eta</ei>
 855 and the CP-odd one to <ei>eta^2</ei>.</option>
 856 </modepick>
 857
 858 <parm name="HiggsH1:etaParity" default="0.">
 859 The <ei>eta</ei> value of CP-violation in the
 860 <code>HiggsSM:parity = 3</code> option.
 861 </parm>
 862
 863 <modepick name="HiggsH2:parity" default="1" min="0" max="3">
 864 possibility to modify angular decay correlations in the decay of a
 865 <ei>H^0(H_2)</ei> decay <ei>Z^0 Z^0</ei> or <ei>W^+ W^-</ei> to four
 866 fermions. Currently it does not affect the partial width of the
 867 channels, which is only based on the above parameters.
 868 <option value="0">isotropic decays.</option>
 869 <option value="1">assuming the <ei>H^0(H_2)</ei> is a pure scalar
 870 (CP-even), as in the MSSM.</option>
 871 <option value="2">assuming the <ei>H^0(H_2)</ei> is a pure pseudoscalar
 872 (CP-odd).</option>
 873 <option value="3">assuming the <ei>H^0(H_2)</ei> is a mixture of the two,
 874 including the CP-violating interference term. The parameter
 875 <ei>eta</ei>, see below, sets the strength of the CP-odd admixture,
 876 with the interference term being proportional to <ei>eta</ei>
 877 and the CP-odd one to <ei>eta^2</ei>.</option>
 878 </modepick>
 879
 880 <parm name="HiggsH2:etaParity" default="0.">
 881 The <ei>eta</ei> value of CP-violation in the
 882 <code>HiggsSM:parity = 3</code> option.
 883 </parm>
 884
 885 <modepick name="HiggsA3:parity" default="2" min="0" max="3">
 886 possibility to modify angular decay correlations in the decay of a
 887 <ei>A^0(H_3)</ei> decay <ei>Z^0 Z^0</ei> or <ei>W^+ W^-</ei> to four
 888 fermions. Currently it does not affect the partial width of the
 889 channels, which is only based on the above parameters.
 890 <option value="0">isotropic decays.</option>
 891 <option value="1">assuming the <ei>A^0(H_3)</ei> is a pure scalar
 892 (CP-even).</option>
 893 <option value="2">assuming the <ei>A^0(H_3)</ei> is a pure pseudoscalar
 894 (CP-odd), as in the MSSM.</option>
 895 <option value="3">assuming the <ei>A^0(H_3)</ei> is a mixture of the two,
 896 including the CP-violating interference term. The parameter
 897 <ei>eta</ei>, see below, sets the strength of the CP-odd admixture,
 898 with the interference term being proportional to <ei>eta</ei>
 899 and the CP-odd one to <ei>eta^2</ei>.</option>
 900 </modepick>
 901
 902 <parm name="HiggsA3:etaParity" default="0.">
 903 The <ei>eta</ei> value of CP-violation in the
 904 <code>HiggsSM:parity = 3</code> option.
 905 </parm>
 906
 907 </chapter>
 908
 909 <!-- Copyright (C) 2008 Torbjorn Sjostrand -->
 910