PYTHIA8/pythia8170/examples/main28.cc

   1 // main28.cc is a part of the PYTHIA event generator.
   2 // Copyright (C) 2012 Peter Skands, Torbjorn Sjostrand.
   3 // PYTHIA is licenced under the GNU GPL version 2, see COPYING for details.
   4 // Please respect the MCnet Guidelines, see GUIDELINES for details.
   5
   6 // Example of of R-hadron production.
   7 // Several of the possibilities shown here, like displaced vertices,
   8 // are extras that need not be used for the basic setup.
   9
  10 #include "Pythia.h"
  11
  12 using namespace Pythia8;
  13
  14 int main() {
  15
  16   // Key settings to be used in the main program.
  17   // nGluino = 0, 1, 2 give stop pair, single gluino or gluino pair.
  18   int nGluino  = 2;
  19   int nEvent   = 200;
  20   int nAbort   = 3;
  21   int nList    = 0;
  22   double eCM   = 7000.;
  23
  24   // Generator. Shorthand for the event.
  25   Pythia pythia;
  26   Event& event = pythia.event;
  27
  28   // Set up beams: p p is default so only need set energy.
  29   pythia.settings.parm("Beams:eCM", eCM);
  30
  31   // Squark pair: use stop-antistop as example.
  32   if (nGluino == 0) {
  33     pythia.readString("SUSY:gg2squarkantisquark = on");
  34     pythia.readString("SUSY:idA = 1000006");
  35     pythia.readString("SUSY:idB = 1000006");
  36   // Squark-gluino pair: also supersymmetric u has been made long-lived.
  37   // Stop does not work since then one would need inoming top PDF.
  38   // Nevertheless R-hadrons are numbered/named as if containing a stop.
  39   } else if (nGluino == 1) {
  40     pythia.readString("SUSY:qg2squarkgluino  = on");
  41     pythia.readString("SUSY:idA = 1000002");
  42     pythia.readString("RHadrons:idStop = 1000002");
  43     pythia.readString("SUSY:idB = 1000021");
  44   // Gluino pair.
  45   } else {
  46     pythia.readString("SUSY:gg2gluinogluino  = on");
  47   }
  48
  49   // Use hacked sps1a file, with stop (+su) and gluino made long-lived.
  50   // This is based on the width being less than 0.2 GeV by default.
  51   pythia.readString("SLHA:file = sps1aNarrowStopGluino.spc");
  52   // Further hacked file, to test R-parity violating gluino decay.
  53   //pythia.readString("SLHA:file = sps1aNarrowStopGluinoRPV.spc");
  54
  55   // Allow R-hadron formation.
  56   pythia.readString("Rhadrons:allow = on");
  57
  58   // If you want to do the decay separately later,
  59   // you need to switch off automatic decays.
  60   pythia.readString("RHadrons:allowDecay = off");
  61
  62   // Fraction of gluinoballs.
  63   pythia.readString("RHadrons:probGluinoball = 0.1");
  64
  65   // Switch off key components.
  66   //pythia.readString("PartonLevel:MPI = off");
  67   //pythia.readString("PartonLevel:ISR = off");
  68   //pythia.readString("PartonLevel:FSR = off");
  69   //pythia.readString("HadronLevel:Hadronize = off");
  70
  71   // Allow the R-hadrons to have secondary vertices: set c*tau in mm.
  72   // Note that width and lifetime can be set independently.
  73   // (Nonzero small widths are needed e.g. to select branching ratios.)
  74   pythia.readString("1000002:tau0 = 200.");
  75   pythia.readString("1000006:tau0 = 250.");
  76   pythia.readString("1000021:tau0 = 300.");
  77
  78   // Checks. Optionally relax E-p-conservation.
  79   pythia.readString("Check:nErrList = 2");
  80   //pythia.readString("Check:epTolErr = 2e-3");
  81
  82   // Possibility to switch off particle data and event listings.
  83   // Also to shop location of displaced vertices.
  84   pythia.readString("Init:showChangedSettings = on");
  85   pythia.readString("Init:showChangedParticleData = off");
  86   pythia.readString("Next:numberShowInfo = 1");
  87   pythia.readString("Next:numberShowProcess = 1");
  88   pythia.readString("Next:numberShowEvent = 0");
  89   pythia.readString("Next:showScaleAndVertex = on");
  90
  91   // Initialize.
  92   pythia.init();
  93
  94   // Histograms.
  95   Hist nChargedH("charged multiplicity", 100, -0.5, 799.5);
  96   Hist dndyChargedH("dn/dy charged", 100, -10., 10.);
  97   Hist dndyRH("dn/dy R-hadrons", 100, -5., 5.);
  98   Hist pTRH("pT R-hadrons", 100, 0., 1000.);
  99   Hist xRH("p_RHadron / p_sparticle", 100, 0.9, 1.1);
 100   Hist mDiff("m(Rhadron) - m(sparticle)", 100, 0., 5.);
 101   Hist decVtx("R-hadron decay vertex (mm from origin)", 100, 0., 1000.);
 102
 103   // R-hadron flavour composition.
 104   map<int, int> flavours;
 105
 106   // Begin event loop.
 107   int iAbort = 0;
 108   for (int iEvent = 0; iEvent < nEvent; ++iEvent) {
 109
 110     // Generate events. Quit if failure.
 111     if (!pythia.next()) {
 112       if (++iAbort < nAbort) continue;
 113       cout << " Event generation aborted prematurely, owing to error!\n";
 114       break;
 115     }
 116
 117     // Loop over final charged particles in the event.
 118     // The R-hadrons may not yet have decayed here.
 119     int nCharged = 0;
 120     Vec4 pSum;
 121     for (int i = 0; i < event.size(); ++i) {
 122       if (event[i].isFinal()) {
 123         pSum += event[i].p();
 124         if (event[i].isCharged()) {
 125           ++nCharged;
 126           dndyChargedH.fill( event[i].y() );
 127         }
 128       }
 129     }
 130     nChargedH.fill( nCharged );
 131
 132     // Loop over final R-hadrons in the event: kinematic distribution
 133     for (int i = 0; i < event.size(); ++i) {
 134       int idAbs = event[i].idAbs();
 135       if (idAbs > 1000100 && idAbs < 2000000 && idAbs != 1009002) {
 136         ++flavours[ event[i].id() ];
 137         dndyRH.fill( event[i].y() );
 138         pTRH.fill( event[i].pT() );
 139         // Trace back to mother; compare momenta and masses.
 140         int iMother = i;
 141         while( event[iMother].statusAbs() > 100)
 142           iMother = event[iMother].mother1();
 143         double xFrac = event[i].pAbs() / event[iMother].pAbs();
 144         xRH.fill( xFrac);
 145         double mShift = event[i].m() - event[iMother].m();
 146         mDiff.fill( mShift );
 147         // Separation of R-hadron decay vertex from origin.
 148         // Don't be fooled by pAbs(); it gives the three-vector length
 149         // of any Vec4, also one representing spatial coordinates.
 150         double dist = event[i].vDec().pAbs();
 151         decVtx.fill( dist);
 152
 153         // This is a place where you could allow a R-hadron shift of
 154         // identity, momentum and decay vertex to allow for detector effects.
 155         // Identity not illustrated here; requires a change of mass as well.
 156         // Toy model: assume an exponential energy loss, < > = 1 GeV,
 157         // but at most half of kinetic energy. Unchanged direction.
 158         // Note that event will no longer conserve energy and momentum.
 159         double eLossAvg = 1.;
 160         double eLoss = 0.;
 161         do { eLoss = eLossAvg * pythia.rndm.exp(); }
 162         while (eLoss > 0.5 * (event[i].e() - event[i].m()));
 163         double eNew = event[i].e() - eLoss;
 164         Vec4   pNew = event[i].p() * sqrt( pow2(eNew) - pow2(event[i].m()) )
 165                     / event[i].pAbs();
 166         pNew.e( eNew);
 167         event[i].p( pNew);
 168         // The decay vertex will be calculated based on the production vertex,
 169         // the proper lifetime tau and the NEW four-momentum, rather than
 170         // e.g. some average momentum, if you do not set it by hand.
 171         // This commented-out piece illustrates brute-force setting,
 172         // but you should provide real numbers from some tracking program.
 173         // With tau = 0 the decay is right at the chosen point.
 174         //event[i].tau( 0.);
 175         //event[i].vProd( 132., 155., 233., 177.);
 176
 177       // End of loop over final R-hadrons.
 178       }
 179     }
 180
 181     // If you have set R-hadrons stable above,
 182     // you can still force them to decay at this stage.
 183     pythia.forceRHadronDecays();
 184     if (iEvent < nList) pythia.event.list(true);
 185
 186   // End of event loop.
 187   }
 188
 189   // Final statistics, flavour composition and histogram output.
 190   pythia.stat();
 191   cout << "\n Composition of produced R-hadrons \n    code            "
 192        << "name   times " << endl;
 193   for (map<int, int>::iterator flavNow = flavours.begin();
 194     flavNow != flavours.end(); ++flavNow)  cout << setw(8)
 195     << flavNow->first << setw(16) << pythia.particleData.name(flavNow->first)
 196     << setw(8) << flavNow->second << endl;
 197   cout << nChargedH << dndyChargedH << dndyRH << pTRH << xRH << mDiff
 198        << decVtx;
 199
 200   // Done.
 201   return 0;
 202 }