PYTHIA8/pythia8145/htmldoc/QCDProcesses.html

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   3 <title>QCD Processes</title>
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   7 <body>
   8
   9 <h2>QCD Processes</h2>
  10
  11 This section is subdivided into soft and hard QCD processes, with
  12 open charm and bottom production set aside as a special part of the
  13 latter, and three-jet topologies as a special subset. Kindly note
  14 that there is a considerable amount of overlap between the soft and
  15 hard process classes, so that you are likely to doublecount
  16 if you include both in a run.
  17
  18 <h3>Soft QCD processes</h3>
  19
  20 As a rule, the processes in this class should not be mixed with
  21 the simulation of other processes. All by themselves, they are
  22 intended to represent the total cross section of hadron collisions,
  23 with the exception of the "rare processes" that one wishes to study
  24 separately. In particular, jet physics at all scales occurs as part
  25 of the minimum-bias description.
  26
  27 <p/>
  28 We here use the "minimum bias" expression as a shorthand for
  29 inelastic, nondiffractive events. Strictly speaking, "minimum bias"
  30 represents an experimental procedure of accepting "everything", with
  31 some non-universal cuts to exclude elastic and diffractive topologies.
  32 In practice, the experimental mimimum-bias sample may then contain
  33 some contamination of what is in PYTHIA classified as diffractive,
  34 especially (high-mass) double diffractive.
  35
  36 <p/>
  37 Some options to modify these cross sections are found on the
  38 <a href="TotalCrossSections.html" target="page">Total Cross Sections</a> page.
  39
  40 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> SoftQCD:all &nbsp;</strong>
  41  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
  42 Common switch for the group of all soft QCD processes,
  43 as listed separately in the following.
  44
  45
  46 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> SoftQCD:minBias &nbsp;</strong>
  47  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
  48 Minimum-bias events, based on an <a href="MultipleInteractions.html" target="page">
  49 eikonalized description</a> of all the hard QCD processes, so
  50 includes them in combinationation with low-<i>pT</i> events.
  51 Code 101.<br/>
  52 Since the current description is handled by the multiple-interactions
  53 machinery as part of the parton-level processing, no hard process at
  54 all is defined at the process-level part of the event generation.
  55 Fortunately, in this case a special
  56 <code><a href="EventInformation.html" target="page">codeSub()</a></code>
  57 method provides information on the first, i.e. hardest, subprocess
  58 selected by the multiple-interactions machinery.
  59
  60
  61
  62 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> SoftQCD:elastic &nbsp;</strong>
  63  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
  64 Elastic scattering <i>A B -> A B</i>.
  65 Code 102. It is possible to include <a href="TotalCrossSections.html" target="page">
  66 Coulomb corrections</a>, but by default this is off.
  67
  68
  69 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> SoftQCD:singleDiffractive &nbsp;</strong>
  70  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
  71 Single diffractive scattering <i>A B -> X B</i> and
  72 <i>A B -> A X</i>. See page on <a href="Diffraction.html" target="page">
  73 Diffraction</a> for details. Codes 103 and 104.
  74
  75
  76 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> SoftQCD:doubleDiffractive &nbsp;</strong>
  77  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
  78 Double diffractive scattering <i>A B -> X_1 X_2</i>.
  79 See page on <a href="Diffraction.html" target="page">Diffraction</a>
  80 for details. Code 105.
  81
  82
  83 <h3>Hard QCD processes</h3>
  84
  85 This group contains the processes for QCD jet production above
  86 some minimum <i>pT</i> threshold. The <i>pT_min</i> cut cannot be put
  87 too low, or else unreasonably large jet cross sections will be obtained.
  88 This is because the divergent perturbative QCD cross section is used
  89 in this process group, without any regularization modifications.
  90 An eikonalized description, intended to be valid at all <i>pT</i>,
  91 is instead included as part of the multiple-interactions framework,
  92 specifically in <code>SoftQCD:minBias</code> above.
  93 <br/><b>Warning 1</b>: you <b>must</b> remember to set the
  94 <code>PhaseSpace:pTHatMin</code> value if you use any of these
  95 processes; there is no sensible default.
  96 <br/><b>Warning 2</b>: you <b>must not</b> mix processes from the
  97 <code>SoftQCD</code> and <code>HardQCD</code> process groups, since
  98 this is likely to lead to doublecounting.
  99
 100 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:all &nbsp;</strong>
 101  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 102 Common switch for the group of all hard QCD processes,
 103 as listed separately in the following.
 104
 105
 106 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:gg2gg &nbsp;</strong>
 107  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 108 Scatterings <i>g g -> g g</i>.
 109 Code 111.
 110
 111
 112 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:gg2qqbar &nbsp;</strong>
 113  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 114 Scatterings <i>g g -> q qbar</i>, where <i>q</i> by default
 115 is a light quark (<i>u, d, s</i>) (see below).
 116 Code 112.
 117
 118
 119 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qg2qg &nbsp;</strong>
 120  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 121 Scatterings <i>q g -> q g</i> and <i>qbar g -> qbar g</i>.
 122 Code 113.
 123
 124
 125 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qq2qq &nbsp;</strong>
 126  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 127 Scatterings <i>q q' -> q q'</i>, <i>q qbar' -> q qbar'</i>,
 128 <i>qbar qbar' -> qbar qbar'</i>, where <i>q'</i> and <i>q</i>
 129 may agree, but the outgoing flavours equals the incoming ones
 130 Code 114.
 131
 132
 133 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2gg &nbsp;</strong>
 134  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 135 Scatterings <i>q qbar -> g g</i>.
 136 Code 115.
 137
 138
 139 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2qqbarNew &nbsp;</strong>
 140  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 141 Scatterings <i>q qbar -> q' qbar'</i>, where <i>q'</i>
 142 by default is a light quark (<i>u, d, s</i>) (see below).
 143 Code 116.
 144
 145
 146 <p/><code>mode&nbsp; </code><strong> HardQCD:nQuarkNew &nbsp;</strong>
 147  (<code>default = <strong>3</strong></code>; <code>minimum = 0</code>; <code>maximum = 5</code>)<br/>
 148 Number of allowed outgoing new quark flavours in the above
 149 <i>g g -> q qbar</i> and <i>q qbar -> q' qbar'</i> processes,
 150 where quarks are treated as massless in the matrix-element expressions
 151 (but correctly in the phase space). It is thus assumed that <i>c cbar</i>
 152 and <i>b bbar</i> are added separately with masses taken into account,
 153 using the processes below. A change to 4 would also include <i>c cbar</i>
 154 in the massless approximation, etc. In order to avoid doublecounting
 155 the processes below should then not be used simultaneously.
 156
 157
 158 <h3>Hard QCD processes: heavy-flavour subset</h3>
 159
 160 These processes form a natural part of the above class, but can
 161 also be generated separately. Formally the heavy-quark mass makes
 162 these matrix elements finite in the <i>pT -> 0</i> limit, but at
 163 high energies one may still question the validity of the expressions
 164 at low <i>pT</i> values, like for the other hard-QCD processes.
 165 Also as above, an eikonalized description, intended to be valid at all
 166 <i>pT</i>, is included as part of the multiple-interactions framework.
 167 <br/>Note that the processes below only represent the "tip of the iceberg"
 168 of charm and bottom production at high energies, where flavour excitation
 169 and shower branchings provide major additional sources. All these sources
 170 come together in the descriptions offered by <code>SoftQCD:minBias</code>
 171 and <code>HardQCD:all</code>.
 172
 173 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:gg2ccbar &nbsp;</strong>
 174  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 175 Scatterings <i>g g -> c cbar</i>.
 176 Code 121.
 177
 178
 179 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2ccbar &nbsp;</strong>
 180  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 181 Scatterings <i>q qbar -> c cbar</i>.
 182 Code 122.
 183
 184
 185 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:gg2bbbar &nbsp;</strong>
 186  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 187 Scatterings <i>g g -> b bbar</i>.
 188 Code 123.
 189
 190
 191 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2bbbar &nbsp;</strong>
 192  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 193 Scatterings <i>q qbar -> b bbar</i>.
 194 Code 124.
 195
 196
 197 <h3>Hard QCD three-parton processes</h3>
 198
 199 Three-parton final states are generated by showers off two-parton
 200 processes. Topologies then cannot be specified beforehand, beyond
 201 what is provided by the two-parton hard process. For some checks
 202 it may be convenient to have access to the dedicated three-parton
 203 final states, which is what this set of processes allows.
 204 Cross sections have been taken from [<a href="Bibliography.html" target="page">Ber81</a>].
 205 <br/>Note that the processes in this section are  <it>not</it>
 206 affected by the <code>HardQCD:all</code> switch. In fact, it would
 207 be doublecounting to include both the <code>HardQCD:all</code> and
 208 the <code>HardQCD:3parton</code> processes in a run or study.
 209 <br/><b>Warning:</b> this section is still incomplete, e.g. the
 210 selection of colour flow is very simple, and so it should only
 211 be used with caution.
 212
 213 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:3parton &nbsp;</strong>
 214  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 215 Common switch for the group of all hard QCD processes with three
 216 partons in the final state, as listed separately in the following.
 217
 218
 219 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:gg2ggg &nbsp;</strong>
 220  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 221 Scatterings <i>g g -> g g g</i>.
 222 Code 131.
 223
 224
 225 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2ggg &nbsp;</strong>
 226  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 227 Scatterings <i>q qbar -> g g g</i>.
 228 Code 132.
 229
 230
 231 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qg2qgg &nbsp;</strong>
 232  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 233 Scatterings <i>q g -> q g g</i> and <i>qbar g -> qbar g g</i>.
 234 Code 133.
 235
 236
 237 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qq2qqgDiff &nbsp;</strong>
 238  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 239 Scatterings <i>q q' -> q q' g</i>, <i>q qbar' -> q qbar' g</i>,
 240 and <i>qbar qbar' -> qbar qbar' g</i>.
 241 Code 134.
 242
 243
 244 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qq2qqgSame &nbsp;</strong>
 245  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 246 Scatterings <i>q q -> q q g</i> and
 247 <i>qbar qbar -> qbar qbar g</i>
 248 (<i>q qbar -> q qbar g</i> scatterings are considered separately
 249 below, see <code>HardQCD:qqbar2qqbargSame</code>).
 250 Code 135.
 251
 252
 253 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2qqbargDiff &nbsp;</strong>
 254  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 255 Scatterings <i>q qbar -> q' qbar' g</i>, where <i>q'</i>
 256 by default is a light quark (<i>u, d, s</i>)
 257 (see <code>HardQCD:nQuarkNew</code> above).
 258 Code 136.
 259
 260
 261 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2qqbargSame &nbsp;</strong>
 262  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 263 Scatterings <i>q qbar -> q qbar g</i>.
 264 Code 137.
 265
 266
 267 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:gg2qqbarg &nbsp;</strong>
 268  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 269 Scatterings <i>g g -> q qbar g</i>, where <i>q</i> by
 270 default is a light quark (<i>u, d, s</i>)
 271 (see <code>HardQCD:nQuarkNew</code> above).
 272 Code 138.
 273
 274
 275 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qg2qqqbarDiff &nbsp;</strong>
 276  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 277 Scatterings <i>q g -> q q' qbar'</i> and
 278 <i>qbar g -> qbar qbar' q'</i>, where <i>q'</i>
 279 by default is a light quark (<i>u, d, s</i>)
 280 (see <code>HardQCD:nQuarkNew</code> above).
 281 Code 139.
 282
 283
 284 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qg2qqqbarSame &nbsp;</strong>
 285  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 286 Scatterings <i>q g -> q q qbar</i> and
 287 <i>qbar g -> qbar qbar q</i>.
 288 Code 140.
 289
 290
 291
 292 </body>
 293 </html>
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 295 <!-- Copyright (C) 2010 Torbjorn Sjostrand -->
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