PYTHIA8/pythia8145/htmldoc/FlavourSelection.html

   1 <html>
   2 <head>
   3 <title>Flavour Selection</title>
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   6 </head>
   7 <body>
   8
   9 <h2>Flavour Selection</h2>
  10
  11 The <code>StringFlav</code> class handles the choice of a new flavour
  12 in the fragmentation process, and the production of a new hadron
  13 from a set of input flavours. It is mainly used by the string
  14 fragmentation machinery (including ministrings), but also e.g.
  15 in some particle decays and for some beam-remnant cases. The basic
  16 concepts are in agreement with [<a href="Bibliography.html" target="page">And83</a>]. The baryon-sector
  17 implementation is based on the <code>MSTJ(12)=3</code> option of
  18 PYTHIA 6, i.e. new SU(6) weights scheme with at most one popcorn meson.
  19
  20 <p/>
  21 The relative production rates of different particle species is
  22 influenced by the parameters below. Some have only an impact on
  23 one specific quantity, but most directly or indirectly have
  24 consequences for many observables. Therefore the values to use have
  25 to be viewed in the context of a complete <a href="Tunes.html" target="page">tune</a>.
  26
  27 <h3>New flavours</h3>
  28
  29 The main parameters of the selection of a new flavour are
  30
  31 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:probStoUD &nbsp;</strong>
  32  (<code>default = <strong>0.19</strong></code>; <code>minimum = 0.0</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
  33 the suppression of <i>s</i> quark production relative to ordinary
  34 <i>u</i> or <i>d</i> one.
  35
  36
  37 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:probQQtoQ &nbsp;</strong>
  38  (<code>default = <strong>0.09</strong></code>; <code>minimum = 0.0</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
  39 the suppression of diquark production relative to quark production,
  40 i.e. of baryon relative to meson production.
  41
  42
  43 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:probSQtoQQ &nbsp;</strong>
  44  (<code>default = <strong>1.00</strong></code>; <code>minimum = 0.0</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
  45 the suppression of strange diquark production relative to light
  46 diquark production, over and above the one already given by
  47 <code>probStoU</code>.
  48
  49
  50 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:probQQ1toQQ0 &nbsp;</strong>
  51  (<code>default = <strong>0.027</strong></code>; <code>minimum = 0.0</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
  52 the suppression of spin 1 diquark production relative to spin 0 one,
  53 apart from the factor of 3 enhancement of spin 0 from counting the
  54 number of states.
  55
  56
  57 <h3>Standard-meson production</h3>
  58
  59 The bulk of the particle production corresponds to the lowest-lying
  60 pseudoscalar and vector multiplets. Their production rates are
  61 determined by the parameters in this section.
  62
  63 <p/>
  64 For a given set of flavours, produced according to the probabilities
  65 outlined above, the ratio of vector-to-pseudocalar meson production
  66 is described by the parameters below.
  67 The maximum allowed rate for each case has been set according to
  68 spin-counting rules, but we expect the real rates to be lower,
  69 especially for lighter mesons, owing to the vector-pseudoscalar
  70 mass splitting.
  71
  72 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonUDvector &nbsp;</strong>
  73  (<code>default = <strong>0.62</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 3.</code>)<br/>
  74 the relative production ratio vector/pseudoscalar for light
  75 (<i>u</i>, <i>d</i>) mesons.
  76
  77 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonSvector &nbsp;</strong>
  78  (<code>default = <strong>0.725</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 3.</code>)<br/>
  79 the relative production ratio vector/pseudoscalar for strange mesons.
  80
  81 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonCvector &nbsp;</strong>
  82  (<code>default = <strong>1.06</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 3.</code>)<br/>
  83 the relative production ratio vector/pseudoscalar for charm mesons.
  84
  85 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonBvector &nbsp;</strong>
  86  (<code>default = <strong>3.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 3.</code>)<br/>
  87 the relative production ratio vector/pseudoscalar for bottom mesons.
  88
  89
  90 <p/>
  91 Inside each light-quark meson nonet, an octet-singlet mixing angle
  92 describes the mixing of the two flavour-diagonal isoscalar = 0 states.
  93 (For terminology and details see [<a href="Bibliography.html" target="page">Yao06</a>], chapter 14 on the
  94 quark model.)
  95 This angle is needed to specify the probability for such a <i>q qbar</i>
  96 state to project onto a specific meson. More transparent formuale are
  97 obtained by introducing the angle <i>alpha = theta + 54.7</i> degrees:
  98 <br/><i>
  99    f  = (uubar + ddbar)/sqrt(2) * sin(alpha) + ssbar * cos(alpha)<br/>
 100    f' = (uubar + ddbar)/sqrt(2) * cos(alpha) - ssbar * sin(alpha)
 101 </i><br/>
 102
 103 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:thetaPS &nbsp;</strong>
 104  (<code>default = <strong>-15.</strong></code>; <code>minimum = -90.</code>; <code>maximum = 90.</code>)<br/>
 105 gives the mixing angle <i>theta_PS</i> in the pseudoscalar meson sector
 106 (which is rather poorly determined), expressed in degrees.
 107 Here <i>f</i> is associated with <i>eta'</i> and <i>f'</i> with
 108 <i>eta</i>. (This standard but counterintuitive choice is fixed up
 109 in the code by replacing <i>alpha -> 90^0 - alpha</i> so that
 110 <i>eta &lt;-> eta'</i>; relative signs do not matter since we are
 111 interested in probabilities only.)
 112
 113
 114 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:thetaV &nbsp;</strong>
 115  (<code>default = <strong>36.</strong></code>; <code>minimum = -90.</code>; <code>maximum = 90.</code>)<br/>
 116 gives the mixing angle <i>theta_V</i> in the vector meson sector
 117 (which is somewhat better determined), expressed in degrees.
 118 Here <i>f</i> is associated with <i>omega</i> and <i>f'</i>
 119 with <i>phi</i>.
 120
 121
 122 <p/>
 123 Further, the simple model overestimates the production of <i>eta</i>
 124 and, in particular, <i>eta'</i> mesons, which can be rectified by
 125
 126 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:etaSup &nbsp;</strong>
 127  (<code>default = <strong>0.63</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 1.</code>)<br/>
 128 the additional suppression of <i>eta</i> production, multiplying the
 129 normal production probability. Thus 0 means no <i>eta</i> at all
 130 are produced, while 1 means full rate.
 131
 132
 133 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:etaPrimeSup &nbsp;</strong>
 134  (<code>default = <strong>0.12</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 1.</code>)<br/>
 135 the additional suppression of <i>eta'</i> production, multiplying the
 136 normal production probability. Thus 0 means no <i>eta'</i> at all
 137 are produced, while 1 means full rate.
 138
 139
 140 <h3>Excited-meson production</h3>
 141
 142 Several excited mesons, ie. with radial or orbital excitations, have been
 143 observed at non-negligible production rates. Extrapolated to all states
 144 a fair fraction of all particle production might proceed through such
 145 states. There are big uncertainties, however, since these excited
 146 mesons in many cases are extremely poorly known. This also means that
 147 the modelling of their production and decay is very primitive, and
 148 even that the inclusion of the production of such states may lead to a
 149 degraded agreement with data. Currently the default is that all such
 150 production is switched off.
 151
 152 <p/>
 153 Parameters are provided to switch them on. By demand, this machinery
 154 has been made more flexible than in the past. Therefore one parameter is
 155 provided for each combination of heaviest flavour
 156 (<i>u/d</i>, <i>s</i>, <i>c</i> or <i>b</i>) and
 157 multiplet produced. In each case the production rate is normalized to
 158 that of the lowest-lying pseudoscalar of the same flavour content, as for
 159 the vector-meson rates introduced above. The multiplets available are the
 160 four obtained for one unit of orbital angular momentum, in the
 161 nonrelativistic classification. Using <i>J</i> to denote the sum of
 162 quark spin <i>S</i> and orbital angular momentum <i>L</i>, i.e. what
 163 would normally be called the spin of the meson, one has:
 164 <ul>
 165 <li>a pseudovector multiplet with <i>L=1, S=0, J=1</i>;</li>
 166 <li>a scalar multiplet with <i>L=1, S=1, J=0</i>;</li>
 167 <li>a pseudovector multiplet with <i>L=1, S=1, J=1</i>;</li>
 168 <li>a tensor multiplet with <i>L=1, S=1, J=2</i>.</li>
 169 </ul>
 170
 171 The maximum allowed rate for each case has been set according to
 172 spin-counting rules, but we expect the real rates to be significantly
 173 lower, owing to mass suppression.
 174
 175 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonUDL1S0J1 &nbsp;</strong>
 176  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 3.</code>)<br/>
 177 the relative pseudovector production ratio
 178 <i>(L=1,S=0,J=1)</i>/pseudoscalar
 179 for light (<i>u</i>, <i>d</i>) mesons.
 180
 181
 182 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonUDL1S1J0 &nbsp;</strong>
 183  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 1.</code>)<br/>
 184 the relative scalar production ratio
 185 <i>(L=1,S=1,J=0)</i>/pseudoscalar
 186 for light (<i>u</i>, <i>d</i>) mesons.
 187
 188
 189 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonUDL1S1J1 &nbsp;</strong>
 190  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 3.</code>)<br/>
 191 the relative pseudovector production ratio
 192 <i>(L=1,S=1,J=1)</i>/pseudoscalar
 193 for light (<i>u</i>, <i>d</i>) mesons.
 194
 195
 196 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonUDL1S1J2 &nbsp;</strong>
 197  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 5.</code>)<br/>
 198 the relative tensor production ratio
 199 <i>(L=1,S=1,J=2)</i>/pseudoscalar
 200 for light (<i>u</i>, <i>d</i>) mesons.
 201
 202
 203 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonSL1S0J1 &nbsp;</strong>
 204  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 3.</code>)<br/>
 205 the relative pseudovector production ratio
 206 <i>(L=1,S=0,J=1)</i>/pseudoscalar
 207 for strange mesons.
 208
 209
 210 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonSL1S1J0 &nbsp;</strong>
 211  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 1.</code>)<br/>
 212 the relative scalar production ratio
 213 <i>(L=1,S=1,J=0)</i>/pseudoscalar
 214 for strange mesons.
 215
 216
 217 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonSL1S1J1 &nbsp;</strong>
 218  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 3.</code>)<br/>
 219 the relative pseudovector production ratio
 220 <i>(L=1,S=1,J=1)</i>/pseudoscalar
 221 for strange mesons.
 222
 223
 224 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonSL1S1J2 &nbsp;</strong>
 225  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 5.</code>)<br/>
 226 the relative tensor production ratio
 227 <i>(L=1,S=1,J=2)</i>/pseudoscalar
 228 for strange mesons.
 229
 230
 231 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonCL1S0J1 &nbsp;</strong>
 232  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 3.</code>)<br/>
 233 the relative pseudovector production ratio
 234 <i>(L=1,S=0,J=1)</i>/pseudoscalar
 235 for charm mesons.
 236
 237
 238 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonCL1S1J0 &nbsp;</strong>
 239  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 1.</code>)<br/>
 240 the relative scalar production ratio
 241 <i>(L=1,S=1,J=0)</i>/pseudoscalar
 242 for charm mesons.
 243
 244
 245 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonCL1S1J1 &nbsp;</strong>
 246  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 3.</code>)<br/>
 247 the relative pseudovector production ratio
 248 <i>(L=1,S=1,J=1)</i>/pseudoscalar
 249 for charm mesons.
 250
 251
 252 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonCL1S1J2 &nbsp;</strong>
 253  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 5.</code>)<br/>
 254 the relative tensor production ratio
 255 <i>(L=1,S=1,J=2)</i>/pseudoscalar
 256 for charm mesons.
 257
 258
 259 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonBL1S0J1 &nbsp;</strong>
 260  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 3.</code>)<br/>
 261 the relative pseudovector production ratio
 262 <i>(L=1,S=0,J=1)</i>/pseudoscalar
 263 for bottom mesons.
 264
 265
 266 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonBL1S1J0 &nbsp;</strong>
 267  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 1.</code>)<br/>
 268 the relative scalar production ratio
 269 <i>(L=1,S=1,J=0)</i>/pseudoscalar
 270 for bottom mesons.
 271
 272
 273 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonBL1S1J1 &nbsp;</strong>
 274  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 3.</code>)<br/>
 275 the relative pseudovector production ratio
 276 <i>(L=1,S=1,J=1)</i>/pseudoscalar
 277 for bottom mesons.
 278
 279
 280 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:mesonBL1S1J2 &nbsp;</strong>
 281  (<code>default = <strong>0.0</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 5.</code>)<br/>
 282 the relative tensor production ratio
 283 <i>(L=1,S=1,J=2)</i>/pseudoscalar
 284 for bottom mesons.
 285
 286
 287 <p/>
 288 In addition, an octet-singlet mixing angle is needed for each multiplet,
 289 as for the pseudoscalar and vector multiplets above. Only for the
 290 tensor multiplet does any determination exist; for the other multiplets
 291 default has been chose so that <i>ssbar</i> does not mix with the light
 292 quarks, and so that the <i>ssbar</i> state is the heavier of the two.
 293
 294 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:thetaL1S0J1 &nbsp;</strong>
 295  (<code>default = <strong>35.3</strong></code>; <code>minimum = -90.</code>; <code>maximum = 90.</code>)<br/>
 296 gives the mixing angle <i>theta</i> in the <i>(L=1,S=0,J=1)</i>
 297 pseudovector meson sector, expressed in degrees.
 298
 299
 300 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:thetaL1S1J0 &nbsp;</strong>
 301  (<code>default = <strong>35.3</strong></code>; <code>minimum = -90.</code>; <code>maximum = 90.</code>)<br/>
 302 gives the mixing angle <i>theta</i> in the <i>(L=1,S=1,J=0)</i>
 303 scalar meson sector, expressed in degrees.
 304
 305
 306 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:thetaL1S1J1 &nbsp;</strong>
 307  (<code>default = <strong>35.3</strong></code>; <code>minimum = -90.</code>; <code>maximum = 90.</code>)<br/>
 308 gives the mixing angle <i>theta</i> in the <i>(L=1,S=1,J=1)</i>
 309 pseudovector meson sector, expressed in degrees.
 310
 311
 312 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:thetaL1S1J2 &nbsp;</strong>
 313  (<code>default = <strong>28.0</strong></code>; <code>minimum = -90.</code>; <code>maximum = 90.</code>)<br/>
 314 gives the mixing angle <i>theta</i> in the <i>(L=1,S=1,J=2)</i>
 315 tensor meson sector, expressed in degrees.
 316
 317
 318 <h3>Baryon production</h3>
 319
 320 The relative rate of baryon production is mainly given by the quark
 321 and diquark production parameters above, plus SU(6) Clebsch-Gordans.
 322 The one modifiable parameter related to these coefficients is
 323
 324 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:decupletSup &nbsp;</strong>
 325  (<code>default = <strong>1.0</strong></code>; <code>minimum = 0.0</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
 326 the suppression, relative to default SU(6) factors, of decuplet
 327 baryon production. Default corresponds to no suppression, while 0
 328 corresponds to no decuplet production at all.
 329
 330
 331 <p/>
 332 In addition, if popcorn production is allowed, wherein a set of mesons
 333 (<i>M</i>) may be producted in between the baryon (<i>B</i>) and
 334 the antibaryon (<i>Bbar</i>), a set of further parameters is introduced.
 335 Currently only the simplest scenario is implemented, wherein at most
 336 one intermediate meson may be produced.
 337
 338 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:popcornRate &nbsp;</strong>
 339  (<code>default = <strong>0.5</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 2.0</code>)<br/>
 340 gives the relative rates of <i>B Bbar</i> and <i>B M Bbar</i>
 341 production, roughly as
 342 <br/><i>
 343 Prob(B M Bbar) / (Prob(B Bbar) + Prob(B M Bbar)) =
 344 popcornRate / (0.5 + popcornRate)
 345 </i><br/>
 346 (the complete expression depends on all the quark and diquark production
 347 parameters and is therefore not so useful).
 348
 349
 350 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:popcornSpair &nbsp;</strong>
 351  (<code>default = <strong>0.5</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
 352 extra suppression for having an <i>s sbar</i> pair shared between
 353 the <i>B</i> and <i>Bbar</i> in a <i>B M Bbar</i> configuration.
 354
 355
 356 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:popcornSmeson &nbsp;</strong>
 357  (<code>default = <strong>0.5</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
 358 extra suppression for having a strange meson <i>M</i> in a
 359 <i>B M Bbar</i> configuration.
 360
 361
 362 <p/>
 363 Finally, there are some indications that leading-baryon production
 364 may be further suppressed. A proper description should probably be
 365 based on a suppression of early production times [<a href="Bibliography.html" target="page">Ede97</a>],
 366 but we here only implement a simpler version where production near
 367 the end of a string, as defined by rank, is suppressed. The more
 368 detailed studies suggest that leading <i>c</i> and <i>b</i> baryon
 369 production will be less suppressed, so we leave it open to set
 370 light- and heavy-baryon suppression separately.
 371
 372 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> StringFlav:suppressLeadingB &nbsp;</strong>
 373  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 374 Suppress leading-baryon production.
 375 <br/><code>option </code><strong> off</strong> : No suppression.
 376 <br/><code>option </code><strong> on</strong> : Suppress the production of a diquark in the string
 377 breaking closest to a quark end of a string, by either of the factors
 378 below. This suppresses the production of first-rank baryons by the same
 379 amount. Indirectly also the second-rank and, if popcorn production is
 380 switched on, third-rank (anti)baryon production is affected.
 381
 382
 383 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:lightLeadingBSup &nbsp;</strong>
 384  (<code>default = <strong>0.5</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
 385 extra suppression of leading-baryon production for a light-quark
 386 jet, i.e. <i>d</i>, <i>u</i> or <i>s</i>, when
 387 <code>suppressLeadingB = on</code>. Thus 0 means no leading-baryon
 388 production at all, while 1 means full rate.
 389
 390
 391 <p/><code>parm&nbsp; </code><strong> StringFlav:heavyLeadingBSup &nbsp;</strong>
 392  (<code>default = <strong>0.9</strong></code>; <code>minimum = 0.</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
 393 extra suppression of leading-baryon production for a heavy-quark
 394 jet, i.e. <i>c</i> or <i>b</i>, when
 395 <code>suppressLeadingB = on</code>. Thus 0 means no leading-baryon
 396 production at all, while 1 means full rate.
 397
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