PYTHIA8/pythia8170/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="MultipartonInteractions.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 multiparton-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 multiparton-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 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> SoftQCD:centralDiffractive &nbsp;</strong>
  84  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
  85 Central diffractive scattering <i>A B -> A X B</i>
  86 (a.k.a. double-Pomeron exchange, DPE). See pages on
  87 <a href="TotalCrossSections.html" target="page">Total Cross Sections</a>
  88 and on <a href="Diffraction.html" target="page">Diffraction</a> for details.
  89 In particular note the <code>SigmaTotal:zeroAXB</code> flag,
  90 which is off in most tunes, and that therefore would need to
  91 be reset to on after the selection of a tune (even the default one).
  92 Code 106.
  93
  94
  95 <h3>Hard QCD processes</h3>
  96
  97 This group contains the processes for QCD jet production above
  98 some minimum <i>pT</i> threshold. The <i>pT_min</i> cut cannot be put
  99 too low, or else unreasonably large jet cross sections will be obtained.
 100 This is because the divergent perturbative QCD cross section is used
 101 in this process group, without any regularization modifications.
 102 An eikonalized description, intended to be valid at all <i>pT</i>,
 103 is instead included as part of the multiparton-interactions framework,
 104 specifically in <code>SoftQCD:minBias</code> above.
 105 <br/><b>Warning 1</b>: you <b>must</b> remember to set the
 106 <code>PhaseSpace:pTHatMin</code> value if you use any of these
 107 processes; there is no sensible default.
 108 <br/><b>Warning 2</b>: you <b>must not</b> mix processes from the
 109 <code>SoftQCD</code> and <code>HardQCD</code> process groups, since
 110 this is likely to lead to doublecounting.
 111
 112 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:all &nbsp;</strong>
 113  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 114 Common switch for the group of all hard QCD processes,
 115 as listed separately in the following.
 116
 117
 118 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:gg2gg &nbsp;</strong>
 119  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 120 Scatterings <i>g g -> g g</i>.
 121 Code 111.
 122
 123
 124 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:gg2qqbar &nbsp;</strong>
 125  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 126 Scatterings <i>g g -> q qbar</i>, where <i>q</i> by default
 127 is a light quark (<i>u, d, s</i>) (see below).
 128 Code 112.
 129
 130
 131 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qg2qg &nbsp;</strong>
 132  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 133 Scatterings <i>q g -> q g</i> and <i>qbar g -> qbar g</i>.
 134 Code 113.
 135
 136
 137 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qq2qq &nbsp;</strong>
 138  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 139 Scatterings <i>q q' -> q q'</i>, <i>q qbar' -> q qbar'</i>,
 140 <i>qbar qbar' -> qbar qbar'</i>, where <i>q'</i> and <i>q</i>
 141 may agree, but the outgoing flavours equals the incoming ones
 142 Code 114.
 143
 144
 145 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2gg &nbsp;</strong>
 146  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 147 Scatterings <i>q qbar -> g g</i>.
 148 Code 115.
 149
 150
 151 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2qqbarNew &nbsp;</strong>
 152  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 153 Scatterings <i>q qbar -> q' qbar'</i>, where <i>q'</i>
 154 by default is a light quark (<i>u, d, s</i>) (see below).
 155 Code 116.
 156
 157
 158 <p/><code>mode&nbsp; </code><strong> HardQCD:nQuarkNew &nbsp;</strong>
 159  (<code>default = <strong>3</strong></code>; <code>minimum = 0</code>; <code>maximum = 5</code>)<br/>
 160 Number of allowed outgoing new quark flavours in the above
 161 <i>g g -> q qbar</i> and <i>q qbar -> q' qbar'</i> processes,
 162 where quarks are treated as massless in the matrix-element expressions
 163 (but correctly in the phase space). It is thus assumed that <i>c cbar</i>
 164 and <i>b bbar</i> are added separately with masses taken into account,
 165 using the processes below. A change to 4 would also include <i>c cbar</i>
 166 in the massless approximation, etc. In order to avoid doublecounting
 167 the processes below should then not be used simultaneously.
 168
 169
 170 <h3>Hard QCD processes: heavy-flavour subset</h3>
 171
 172 These processes form a natural part of the above class, but can
 173 also be generated separately. Formally the heavy-quark mass makes
 174 these matrix elements finite in the <i>pT -> 0</i> limit, but at
 175 high energies one may still question the validity of the expressions
 176 at low <i>pT</i> values, like for the other hard-QCD processes.
 177 Also as above, an eikonalized description, intended to be valid at all
 178 <i>pT</i>, is included as part of the multiparton-interactions framework.
 179 <br/>Note that the processes below only represent the "tip of the iceberg"
 180 of charm and bottom production at high energies, where flavour excitation
 181 and shower branchings provide major additional sources. All these sources
 182 come together in the descriptions offered by <code>SoftQCD:minBias</code>
 183 and <code>HardQCD:all</code>.
 184
 185 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:gg2ccbar &nbsp;</strong>
 186  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 187 Scatterings <i>g g -> c cbar</i>.
 188 Code 121.
 189
 190
 191 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2ccbar &nbsp;</strong>
 192  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 193 Scatterings <i>q qbar -> c cbar</i>.
 194 Code 122.
 195
 196
 197 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:gg2bbbar &nbsp;</strong>
 198  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 199 Scatterings <i>g g -> b bbar</i>.
 200 Code 123.
 201
 202
 203 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2bbbar &nbsp;</strong>
 204  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 205 Scatterings <i>q qbar -> b bbar</i>.
 206 Code 124.
 207
 208
 209 <h3>Hard QCD three-parton processes</h3>
 210
 211 Three-parton final states are generated by showers off two-parton
 212 processes. Topologies then cannot be specified beforehand, beyond
 213 what is provided by the two-parton hard process. For some checks
 214 it may be convenient to have access to the dedicated three-parton
 215 final states, which is what this set of processes allows.
 216 Cross sections have been taken from [<a href="Bibliography.html" target="page">Ber81</a>].
 217 <br/>Note that the processes in this section are  <it>not</it>
 218 affected by the <code>HardQCD:all</code> switch. In fact, it would
 219 be doublecounting to include both the <code>HardQCD:all</code> and
 220 the <code>HardQCD:3parton</code> processes in a run or study.
 221 <br/><b>Warning:</b> this section is still incomplete, e.g. the
 222 selection of colour flow is very simple, and so it should only
 223 be used with caution.
 224
 225 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:3parton &nbsp;</strong>
 226  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 227 Common switch for the group of all hard QCD processes with three
 228 partons in the final state, as listed separately in the following.
 229
 230
 231 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:gg2ggg &nbsp;</strong>
 232  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 233 Scatterings <i>g g -> g g g</i>.
 234 Code 131.
 235
 236
 237 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2ggg &nbsp;</strong>
 238  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 239 Scatterings <i>q qbar -> g g g</i>.
 240 Code 132.
 241
 242
 243 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qg2qgg &nbsp;</strong>
 244  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 245 Scatterings <i>q g -> q g g</i> and <i>qbar g -> qbar g g</i>.
 246 Code 133.
 247
 248
 249 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qq2qqgDiff &nbsp;</strong>
 250  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 251 Scatterings <i>q q' -> q q' g</i>, <i>q qbar' -> q qbar' g</i>,
 252 and <i>qbar qbar' -> qbar qbar' g</i>.
 253 Code 134.
 254
 255
 256 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qq2qqgSame &nbsp;</strong>
 257  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 258 Scatterings <i>q q -> q q g</i> and
 259 <i>qbar qbar -> qbar qbar g</i>
 260 (<i>q qbar -> q qbar g</i> scatterings are considered separately
 261 below, see <code>HardQCD:qqbar2qqbargSame</code>).
 262 Code 135.
 263
 264
 265 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2qqbargDiff &nbsp;</strong>
 266  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 267 Scatterings <i>q qbar -> q' qbar' g</i>, where <i>q'</i>
 268 by default is a light quark (<i>u, d, s</i>)
 269 (see <code>HardQCD:nQuarkNew</code> above).
 270 Code 136.
 271
 272
 273 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qqbar2qqbargSame &nbsp;</strong>
 274  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 275 Scatterings <i>q qbar -> q qbar g</i>.
 276 Code 137.
 277
 278
 279 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:gg2qqbarg &nbsp;</strong>
 280  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 281 Scatterings <i>g g -> q qbar g</i>, where <i>q</i> by
 282 default is a light quark (<i>u, d, s</i>)
 283 (see <code>HardQCD:nQuarkNew</code> above).
 284 Code 138.
 285
 286
 287 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qg2qqqbarDiff &nbsp;</strong>
 288  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 289 Scatterings <i>q g -> q q' qbar'</i> and
 290 <i>qbar g -> qbar qbar' q'</i>, where <i>q'</i>
 291 by default is a light quark (<i>u, d, s</i>)
 292 (see <code>HardQCD:nQuarkNew</code> above).
 293 Code 139.
 294
 295
 296 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> HardQCD:qg2qqqbarSame &nbsp;</strong>
 297  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 298 Scatterings <i>q g -> q q qbar</i> and
 299 <i>qbar g -> qbar qbar q</i>.
 300 Code 140.
 301
 302
 303
 304 </body>
 305 </html>
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 307 <!-- Copyright (C) 2012 Torbjorn Sjostrand -->
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