PYTHIA8/pythia8145/xmldoc/Tunes.xml

   1 <chapter name="Tunes">
   2
   3 <h2>Tunes</h2>
   4
   5 Since some physics aspects cannot be derived from first principles,
   6 this program contains many parameters that represent a true
   7 uncertainty in our understanding of nature. Particularly afflicted
   8 are the areas of hadronization and multiple interactions, which both
   9 involve nonperturbative QCD physics.
  10
  11 <p/>
  12 Technically, PYTHIA  parameters can be varied independently of each
  13 other, but the physical requirement of a sensible description of a set
  14 of data leads to correlations and anticorrelations between the
  15 parameters. Hence the need to produce tunes, not of one parameter at
  16 a time, but simultaneously for a group of them. A well-known (separate)
  17 such example is parton densities, where combined tunes to a wide range
  18 of data have been produced, that can then be obtained prepackaged.
  19
  20 <p/>
  21 Given the many PYTHIA parameters to be tuned, it is convenient to
  22 divide the task into subtasks. Firstly, if we assume jet universality,
  23 hadronization and final-state parton showers should be tuned to
  24 <ei>e^+e^-</ei> annihilation data, notably from LEP1, since this
  25 offers the cleanest environment. Secondly, with such parameters fixed,
  26 hadron collider data should be studied to pin down multiple interactions
  27 and other further aspects, such as initial-state radiation. Ideally this
  28 would be done separately for diffractive and non-diffractive events,
  29 although it is not possible to have a clean separation. (Thirdly
  30 would come anything else, such as physics with photon beams, which
  31 involve further parameters, but that is beyond the current scope.)
  32
  33 <p/>
  34 The first step in this program has now been taken, with a tune to LEP1
  35 data by Hendrik Hoeth, using the Rivet + Professor framework. Starting
  36 with version 8.125 it defines the default values for hadronization
  37 parameters and timelike showers.
  38
  39 <p/>
  40 The situation is worse for multiple interactions, where PYTHIA 8 is more
  41 different from PYTHIA 6. Nevertheless, a first simple tune is now
  42 available, appropriately called "Tune 1", and became default starting with
  43 version 8.127.
  44
  45 <p/>
  46 It was noted, in particular by Hendrik Hoeth, that the
  47 program had a tension between parameters needed to describe minimum-bias
  48 and underlying-event activity.  Therefore some further physics features
  49 have been introduced in the code itself <ref>Cor10a</ref>, which are made
  50 default as of 8.140. This version also includes two new tunes, 2C and 2M,
  51 based on the CTEQ 6L1 and the MRST LO** PDF sets, respectively. These have
  52 been made by hand, as a prequel to complete Professor-style tunings.
  53
  54 <p/>
  55 The very first data to come out of the LHC shows a higher rapidity plateau
  56 than predicted for current PYTHIA 6 tunes, also for the lower energies.
  57 This may suggest some tension in the data. Two alternatives, 3C and 3M,
  58 were produced by a few brute-force changes of 2C and 2M. These were introduced
  59 in 8.140, but discontinued in 8.145 in favour of the new 4C tune, that
  60 is based on a more serious study of some early LHC data.
  61
  62 <p/>
  63 Some comparisons between these tunes and data are published in
  64 <ref>Cor10a</ref>, and further comparisons have been posted on
  65 <a href="http://home.thep.lu.se/~richard/pythia81/">
  66 http://home.thep.lu.se/~richard/pythia81/</a>.
  67 Most of the plots have been produced with the Rivet package <ref>Buc10</ref>.
  68
  69 <p/>
  70 In the future we hope to see further PYTHIA 8 tunes appear. Like with
  71 parton distributions, there is likely to be several tunes, because
  72 different sets of data will pull in different directions, by imperfections
  73 in the model or in the data, and by differences in the chosen
  74 tuning strategies. We therefore propose to collect some of these tunes
  75 here, in a prepackaged form. Of course, in all cases it is a matter
  76 of setting values for parameters already defined elsewhere, so the
  77 tunes offer no new functionality, only a more convenient setup.
  78
  79 <p/>
  80 You should be aware that the evolution of the program will not guarantee
  81 complete backwards compatibility between versions. Most obviously this
  82 concerns bug fixes. But also for some other major changes, like the
  83 introduction of the new diffractive machinery, the default behaviour
  84 of old tunes has been changed retroactively. (Which should be fine for
  85 diffraction, since previous tunes were not based on data strongly
  86 influenced by diffraction.)
  87
  88 <p/>
  89 The constructor of a <code>Pythia</code> instance will check if
  90 <code>Tune:ee</code> or <code>Tune:pp</code> (see further below) are
  91 nonvanishing by default, and if so set the corresponding tune variables
  92 accordingly, before any user changes are possible. For now both tune
  93 switches are vanishing by default, however, so that the default values
  94 of other variables remain intact during the setup.
  95
  96 <p/>
  97 Thereafter, if you set <code>Tune:ee</code> and/or <code>Tune:pp</code>
  98 non-zero, then all variables used in the respective tune will be set
  99 accordingly. This is done as soon as either command is encountered,
 100 in the <code>Pythia::readFile(...)</code>configuration file
 101 in the list of <code>Pythia::readString(...)</code> commands,
 102 or in the lower-level <code>Settings::readString(...)</code>,
 103 <code>Settings::mode(...)</code>,
 104 <code>Settings::forceMode(...)</code> or
 105 <code>Settings::resetMode(...)</code>methods.
 106 That is, any changes you made to variables of the tune <i>before</i>
 107 the respective <code>Tune:ee</code> or <code>Tune:pp</code> command
 108 will be overwritten at that point, while variables you set <i>after</i>
 109 will overwrite the tune values. Needless to say, this can lead to
 110 unwanted setups if you do not exercise some discipline. It is therefore
 111 recommended that you always check the listing obtained with
 112 <code>Pythia::settings.listChanged()</code> to confirm that the
 113 final set of changes is the intended one. Also note that variables not
 114 set by the tune options are assumed to remain at their default values,
 115 to the extent that they would affect the tunes if not.
 116
 117 <modepick name="Tune:ee" default="0" min="0" max="3">
 118 Choice of tune to <ei>e^+e^-</ei> data, mainly for the hadronization
 119 and timelike-showering aspects of PYTHIA.
 120 <option value="0">no values are overwritten at initialization,
 121 so you can set the individual parameters as you wish.
 122 </option>
 123 <option value="1">the original PYTHIA 8 parameter set, based on some
 124 very old flavour studies (with JETSET around 1990) and a simple tune
 125 <ei>of alpha_strong</ei> to three-jet shapes to the new
 126 <ei>pT</ei>-ordered shower. These were the default values before
 127 version 8.125.
 128 </option>
 129 <option value="2">a tune by Marc Montull to the LEP 1 particle
 130 composition, as published in the RPP (August 2007). No related (re)tune
 131 to event shapes has been performed, however.
 132 </option>
 133 <option value="3">a tune to a wide selection of LEP1 data by Hendrik
 134 Hoeth within the Rivet + Professor framework, both to hadronization and
 135 timelike-shower parameters (June 2009). These are the default values
 136 starting from version 8.125, so currently there is no need for this
 137 option.
 138 </option>
 139 </modepick>
 140
 141 <modepick name="Tune:pp" default="0" min="0" max="5">
 142 Choice of tune to <ei>pp / ppbar</ei> data, mainly for the
 143 initial-state-radiation, multiple-interactions and  beam-remnants
 144 aspects of PYTHIA. Note that the previous crude (non-)tunes
 145 3C and 3M are removed as of 8.145, superseded by the 4C tune.
 146 <option value="0">no values are overwritten at initialization,
 147 so you can set the individual parameters as you wish. Most default
 148 values are based on "Tune 1", option 2 below, but some new options
 149 introduced in 8.140 means that the two no longer agree.
 150 </option>
 151 <option value="1">default used up to version 8.126, based on
 152 some early and primitive comparisons with data.
 153 </option>
 154 <option value="2">"Tune 1", default in 8.127 - 8.139, based on some
 155 data comparisons by Peter Skands. Largely but not wholly overlaps
 156 with the default option 0.
 157 </option>
 158 <option value="3">"Tune 2C", introduced with 8.140 <ref>Cor10a</ref>.
 159 It uses the CTEQ 6L1 PDF, and is intended to give good agreement with
 160 much of the published CDF data.
 161 </option>
 162 <option value="4">"Tune 2M", introduced with 8.140 <ref>Cor10a</ref>.
 163 It is uses the MRST LO** PDF, which has a momentum sum somewhat above
 164 unity, which is compensated by a smaller <ei>alpha_s</ei> than in the
 165 previous tune. Again it is intended to give good agreement with much of
 166 the published CDF data.
 167 </option>
 168 <option value="5">"Tune 4C", new tune, introduced with 8.145 <ref>Cor10a</ref>.
 169 Starts out from tune 2C, but with a reduced cross section for
 170 diffraction, plus modified multiple interactions parameters to give
 171 a higher and more rapidly increasing charged pseudorapidity plateau,
 172 for better agreement with some early key LHC numbers.
 173 </option>
 174
 175
 176 </modepick>
 177
 178 </chapter>
 179
 180 <!-- Copyright (C) 2010 Torbjorn Sjostrand -->