PYTHIA8/pythia8170/htmldoc/ElectroweakProcesses.html

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   3 <title>Electroweak Processes</title>
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   7 <body>
   8
   9 <h2>Electroweak Processes</h2>
  10
  11 This page contains processes involving Prompt-photon, <i>gamma^*/Z^0</i>
  12 and <i>W^+-</i> production, plus a few with <i>t</i>-channel boson
  13 exchange.
  14
  15 <h3>Prompt photon processes</h3>
  16
  17 This group collects the processes where one or two photons are
  18 produced by the hard process. Additional sources of photons
  19 include parton showers and hadron decays. A <i>pT</i> cut
  20 is required to stay away from the unphysical low-<i>pT</i> region.
  21 An eikonalized description, intended to be valid at all <i>pT</i>,
  22 is included as part of the multiparton-interactions framework.
  23
  24 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:all &nbsp;</strong>
  25  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
  26 Common switch for the group of all prompt photon processes,
  27 as listed separately in the following.
  28
  29
  30 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:qg2qgamma &nbsp;</strong>
  31  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
  32 Scattering <i>q g -> q gamma</i>.
  33 Code 201.
  34
  35
  36 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:qqbar2ggamma &nbsp;</strong>
  37  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
  38 Scattering <i>q qbar -> g gamma</i>.
  39 Code 202.
  40
  41
  42 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:gg2ggamma &nbsp;</strong>
  43  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
  44 Scattering <i>g g -> g gamma</i>.
  45 <br/><b>Note:</b> This is a box graph. The full quark-mass dependence
  46 in the loop leads to very complicated expressions. The current
  47 implementation is based on assuming five massless quarks (see below),
  48 and thus is questionable at small (<i>pT &lt; m_b</i>) or large
  49 (<i>pT > m_t</i>) transverse momenta.
  50 Code 203.
  51
  52
  53 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:ffbar2gammagamma &nbsp;</strong>
  54  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
  55 Scattering <i>q qbar -> gamma gamma</i>.
  56 Code 204.
  57
  58
  59 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:gg2gammagamma &nbsp;</strong>
  60  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
  61 Scattering <i>g g -> gamma gamma</i>.
  62 <br/><b>Note:</b> This is a box graph. The full quark-mass dependence
  63 in the loop leads to very complicated expressions. The current
  64 implementation is based on assuming five massless quarks (see below),
  65 and thus is questionable at small (<i>pT &lt; m_b</i>) or large
  66 (<i>pT > m_t</i>) transverse momenta.
  67 Code 205.
  68
  69
  70 <p/><code>mode&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:nQuarkLoop &nbsp;</strong>
  71  (<code>default = <strong>5</strong></code>; <code>minimum = 3</code>; <code>maximum = 6</code>)<br/>
  72 Number of quark flavours included in the box graphs resposible for
  73 <i>g g -> g gamma</i> and <i>g g-> gamma gamma</i> processes.
  74 Owing to the complexity if the massive expressions, quarks are treated
  75 as massless. The default value should be applicable in the range of
  76 transverse momenta above the <i>b</i> mass but below the <i>t</i> one.
  77
  78
  79 <h3>Weak boson processes</h3>
  80
  81 Under this heading we group processes involving the production
  82 of a single electroweak gauge boson, i.e. a <i>gamma^*/Z^0</i>
  83 or a <i>W^+-</i>, or a pair of them, or one of them in
  84 combination with a parton. Since the three sets are partly
  85 conflicting, each is associated with its own group flag.
  86 In addition, <i>t</i>-channel exchange of such a boson
  87 between two fermions form a separate group.
  88
  89 <p/>
  90 There is one flag that can be used to influence the <i>gamma^*/Z^0</i>
  91 structure in all the processes below where it is produced, unless
  92 otherwise stated.
  93 <p/><code>mode&nbsp; </code><strong> WeakZ0:gmZmode &nbsp;</strong>
  94  (<code>default = <strong>0</strong></code>; <code>minimum = 0</code>; <code>maximum = 2</code>)<br/>
  95 Choice of full <i>gamma^*/Z^0</i> structure or not in relevant
  96 processes.
  97 <br/><code>option </code><strong> 0</strong> : full <i>gamma^*/Z^0</i> structure,
  98 with interference included.
  99 <br/><code>option </code><strong> 1</strong> : only pure <i>gamma^*</i> contribution.
 100 <br/><code>option </code><strong> 2</strong> : only pure <i>Z^0</i> contribution.
 101 <br/><b>Note</b>: irrespective of the option used, the particle produced
 102 will always be assigned code 23 for <i>Z^0</i>, and open decay channels
 103 is purely dictated by what is set for the <i>Z^0</i>.
 104
 105
 106 <h4>Boson exchange</h4>
 107
 108 The two processes in this subgroup is included as part of the
 109 multiparton-interactions framework.
 110
 111 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonExchange:all &nbsp;</strong>
 112  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 113 Common switch for the group of <i>gamma^*/Z^0</i>
 114 or <i>W^+-</i> exchange between two fermions.
 115
 116
 117 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonExchange:ff2ff(t:gmZ) &nbsp;</strong>
 118  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 119 Scattering <i>f f' -> f f'</i> via </i>gamma^*/Z^0</i>
 120 <i>t</i>-channel exchange, with full interference
 121 between the <i>gamma^*</i> and <i>Z^0</i>.
 122 Code 211.
 123
 124
 125 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonExchange:ff2ff(t:W) &nbsp;</strong>
 126  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 127 Scattering <i>f_1 f_2 -> f_3 f_4</i> via </i>W^+-</i>
 128 <i>t</i>-channel exchange.
 129 Code 212.
 130
 131
 132 <h4>Single boson</h4>
 133
 134 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakSingleBoson:all &nbsp;</strong>
 135  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 136 Common switch for the group of a single <i>gamma^*/Z^0</i>
 137 or <i>W^+-</i> production.
 138
 139
 140 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakSingleBoson:ffbar2gmZ &nbsp;</strong>
 141  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 142 Scattering <i>f fbar -> gamma^*/Z^0</i>, with full interference
 143 between the <i>gamma^*</i> and <i>Z^0</i>.
 144 Code 221.
 145
 146
 147 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakSingleBoson:ffbar2W &nbsp;</strong>
 148  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 149 Scattering <i>f fbar' -> W^+-</i>.
 150 Code 222.
 151
 152
 153 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakSingleBoson:ffbar2ffbar(s:gm) &nbsp;</strong>
 154  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 155 Scattering <i>f fbar -> gamma^* -> f' fbar'</i>. Subset of
 156 process 221, but written as a <i>2 -> 2</i> process, so that
 157 <i>pT</i> can be used as ordering variable, e.g. in multiparton
 158 interactions. Hardcoded for the final state being either of the
 159 five quark flavours or three lepton ones. Not included in the
 160 <code>WeakSingleBoson:all</code> set, but included in the
 161 multiparton-interactions framework.
 162 Code 223.
 163
 164
 165 <h4>Boson pair</h4>
 166
 167 Note that, in the decay of the two vector bosons produced by an
 168 <i>f fbar -> V V</i> process, the full four-fermion correlations
 169 from the leading-order <i>f fbar -> V V -> 4f</i> matrix elements
 170 are included [<a href="Bibliography.html" target="page">Gun86</a>] (with some extensions by the authors).
 171 The matrix elements are provided in the double-resonant approach, i.e.
 172 excludes graph like <i>f fbar -> V -> f fbar -> f fbar V -> 4f</i>.
 173
 174 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakDoubleBoson:all &nbsp;</strong>
 175  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 176 Common switch for the group of pair production of <i>gamma^*/Z^0</i>
 177 and <i>W^+-</i>.
 178
 179
 180 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakDoubleBoson:ffbar2gmZgmZ &nbsp;</strong>
 181  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 182 Scattering <i>f fbar' -> gamma^*/Z^0 gamma^*/Z^0</i>.
 183 Code 231.
 184
 185
 186 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakDoubleBoson:ffbar2ZW &nbsp;</strong>
 187  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 188 Scattering <i>f fbar' -> Z^0 W^+-</i>. Note that here the
 189 <i>gamma^*</i> contribution is not (currently) included.
 190 Code 232.
 191
 192
 193 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakDoubleBoson:ffbar2WW &nbsp;</strong>
 194  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 195 Scattering <i>f fbar -> W^+ W^-</i>.
 196 Code 233.
 197
 198
 199 <h4>Boson and parton</h4>
 200
 201 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:all &nbsp;</strong>
 202  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 203 Common switch for the group of production of a single electroweak
 204 gauge boson, i.e. a <i>gamma^*/Z^0</i> or a <i>W^+-</i>, in
 205 association with a parton, i.e. a quark, gluon, photon or lepton.
 206 These processes give first-order corrections to the ones in the
 207 <code>WeakSingleBoson</code> class, and both sets cannot be used
 208 simultaneously without unphysical doublecounting. The current class
 209 should only be used to study the high-<i>pT</i> tail of the
 210 gauge-boson production processes (for LHC applications at least
 211 <i>pT</i> > 20 GeV), while the ones in <code>WeakSingleBoson</code>
 212 should be used for inclusive production.
 213
 214
 215 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:qqbar2gmZg &nbsp;</strong>
 216  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 217 Scattering <i>q qbar -> gamma^*/Z^0 g</i>.
 218 Code 241.
 219
 220
 221 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:qg2gmZq &nbsp;</strong>
 222  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 223 Scattering <i>q g -> gamma^*/Z^0 q </i>.
 224 Code 242.
 225
 226
 227 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:ffbar2gmZgm &nbsp;</strong>
 228  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 229 Scattering <i>f fbar -> gamma^*/Z^0 gamma</i>.
 230 Code 243.
 231
 232
 233 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:fgm2gmZf &nbsp;</strong>
 234  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 235 Scattering <i>f gamma ->  gamma^*/Z^0 f</i>.
 236 Code 244.
 237
 238
 239 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:qqbar2Wg &nbsp;</strong>
 240  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 241 Scattering <i>q qbar -> W^+- g</i>.
 242 Code 251.
 243
 244
 245 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:qg2Wq &nbsp;</strong>
 246  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 247 Scattering <i>q g -> W^+- q</i>.
 248 Code 252.
 249
 250
 251 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:ffbar2Wgm &nbsp;</strong>
 252  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 253 Scattering <i>f fbar -> W^+- gamma</i>.
 254 Code 253.
 255
 256
 257 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:fgm2Wf &nbsp;</strong>
 258  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 259 Scattering <i>f gamma -> W^+- f</i>.
 260 Code 254.
 261
 262
 263 <h3> Photon Collision Processes</h3>
 264
 265 A few electroweak two-photon production processes are available.
 266 To use them, photon PDFs have to be defined for the incoming
 267 beam particles. For proton beams an appropriate set would be
 268 MRST QED 2004 [<a href="Bibliography.html" target="page">Mar05</a>], available in the LHAPDF library.
 269
 270 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:all &nbsp;</strong>
 271  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 272 Common switch for the group of six processes presented below.
 273
 274
 275 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:gmgm2qqbar &nbsp;</strong>
 276  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 277 Scatterings <i>gamma gamma -> q qbar</i>, where <i>q</i>
 278 is a light quark (<i>u, d, s</i>) .
 279 Code 261.
 280
 281
 282 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:gmgm2ccbar &nbsp;</strong>
 283  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 284 Scattering <i>gamma gamma -> c cbar</i>.
 285 Code 262.
 286
 287
 288 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:gmgm2bbbar &nbsp;</strong>
 289  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 290 Scattering <i>gamma gamma -> b bbar</i>.
 291 Code 263.
 292
 293
 294 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:gmgm2ee &nbsp;</strong>
 295  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 296 Scattering <i>gamma gamma -> e+ e-</i>.
 297 Code 264.
 298
 299
 300 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:gmgm2mumu &nbsp;</strong>
 301  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 302 Scattering <i>gamma gamma -> mu+ mu-</i>.
 303 Code 265.
 304
 305
 306 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:gmgm2tautau &nbsp;</strong>
 307  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 308 Scattering <i>gamma gamma -> tau+ tau-</i>.
 309 Code 266.
 310
 311
 312 </body>
 313 </html>
 314
 315 <!-- Copyright (C) 2012 Torbjorn Sjostrand -->
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