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   1 <chapter name="R-hadrons">
   2
   3 <h2>R-hadrons</h2>
   4
   5 When a coloured SUSY particle is longer-lived than typical
   6 hadronization scales, i.e. around c*tau > 1 fm, or equivalently
   7 width Gamma < 0.2 GeV, it will have time to hadronize into a colour
   8 singlet hadronic state, a R-hadron. Currently a set of such
   9 R-hadrons have been implemented for the case of a long-lived
  10 gluino, stop or sbottom. Needless to say, the normal case would be
  11 that only one of them will be long-lived enough to form R-hadrons.
  12
  13 <p/>
  14 For simplicity all gluino-mesons are assumed to have light-flavour
  15 spin 1, since those are the lightest and favoured by spin-state
  16 counting. Further, all gluino-baryons are bookkept as having
  17 light-flavour spin 3/2, and flavours are listed in descending order.
  18 This is more for convenience of notation, however, since the normal
  19 baryon octet e.g. has no uuu = "p++" state. When a diquark is
  20 extracted, a mixture of spin 0 and spin 1 is allowed. Names and codes
  21 are essentially in agreement with the PDG conventions, e.g.
  22 <br/>1000993 <code>R0(~g g)</code> (or gluinoball)
  23 <br/>1009213 <code>R+(~g u dbar)</code> (or gluino-rho+)
  24 <br/>1092214 <code>R+(~g uud)</code> (or gluino-Delta+)
  25 <br/>For internal bookkeeping of momenta, the code 1009002,
  26 <code>Rtemp(~g q)</code>, is used to denote the intermediate
  27 state formed when only one of the two string peices attached to
  28 the gluino has broken.
  29
  30 <p/>
  31 For the stop- and sbottom-hadrons the spin counting is simpler,
  32 since it is entirely given by the constituent quark or diquark spin.
  33 Again names and codes follow PDG conventions, e.g.
  34 <br/>1000612 <code>R+(~t dbar)</code>
  35 <br/>1006211 <code>R+(~t ud0)</code>
  36
  37 <p/>
  38 The spin and electromagnetic charge of the new particle plays only
  39 a minor role in the hadronization process, that can be neglected
  40 to first approximation. Therefore it is possible to use the same
  41 R-hadrons framework instead for other BSM scenarios with long-lived
  42 coloured particles, e.g. with massive extra-dimensions copies
  43 of gluons and quarks, or with leptoquarks. This can be regulated by
  44 the switches below. Note that the codes and names of the R-hadrons
  45 is not changed when the heavy particle involved is switched, for
  46 reasons of administrative simplicity. R-hadron mass spectra and
  47 other relevant particle data is automatically updated to reflect
  48 the change, however.
  49
  50 <flag name="RHadrons:allow" default="off">
  51 Allows the gluino, stop and sbottom to hadronize if their respective
  52 widths are below the limit <code>RHadrons:maxWidth</code>.
  53 </flag>
  54
  55 <parm name="RHadrons:maxWidth" default="0.2" min="0.0" max="1.0">
  56 The maximum width of the gluino for which it is possible to form
  57 R-hadrons, provided that <code>RHadrons:allow</code> is on.
  58 </parm>
  59
  60 <mode name="RHadrons:idGluino" default="1000021">
  61 The gluino identity code. For other scenarios than SUSY this code
  62 could be changed to represent another long-lived uncharged colour
  63 octet particle, that then would be treated in the same spirit.
  64 Could be set to 0 to forbid any gluino R-hadron formation even when
  65 the above two criteria, <code>RHadrons:allow</code>
  66 and <code>RHadrons:maxWidth</code>, are met.
  67 </flag>
  68
  69 <mode name="RHadrons:idStop" default="1000006">
  70 The lightest stop identity code. For other scenarios than SUSY this
  71 code could be changed to represent another long-lived charge 2/3
  72 colour triplet particle, that then would be treated in the same
  73 spirit. As above it could be set to 0 to forbid any stop R-hadron
  74 formation.
  75 </flag>
  76
  77 <mode name="RHadrons:idSbottom" default="1000005">
  78 The lightest sbottom identity code. For other scenarios than SUSY this
  79 code could be changed to represent another long-lived charge -1/3
  80 colour triplet particle, that then would be treated in the same
  81 spirit. As above it could be set to 0 to forbid any sbottom R-hadron
  82 formation.
  83 </flag>
  84
  85 <flag name="RHadrons:allowDecay" default="on">
  86 Allows the R-hadrons to decay or not. If the gluino/stop/sbottom is
  87 stable or too long-lived to decay inside the detector this switch
  88 has no real function, since then no decays will be performed anyway.
  89 If the sparticle is so short-lived that it decays before reaching
  90 the beam pipe then having the decay on is the logical choice.
  91 So the interesting region is when the decays happens after the
  92 R-hadron has passed through part of the detector, and changed its
  93 momentum and quite possibly its flavour content before it is to
  94 decay. Then normal decays should be switched off, and the R-hadron
  95 tracked through matter by a program like GEANT
  96 <ref>Kra04,Mac07</ref>. After that, the new R-hadron info can be
  97 overwritten into the event record and the
  98 <code>Pythia::forceRHadronDecay()</code> method can be called
  99 to force this modified R-hadron to decay.
 100 </flag>
 101
 102 <flag name="RHadrons:setMasses" default="on">
 103 Use simple mass formulae to construct all available R-hadron masses
 104 based on the currently initialized gluino/squark masses and the
 105 constituent masses of the other partons in the hadron. If you switch
 106 this off, it is your responsibility to set each of the R-hadron masses
 107 on your own, and set them in an internally consistent way. If you
 108 mess up on this you may generate accordingly crazy results.
 109 Specifically, it is to be assumed that none of the R-hadrons has a
 110 mass below its constituent sparticle, i.e. that the light degrees
 111 of freedom and the additional confinement gluon field gives a net
 112 positive contribution to the R-hadron mass.
 113 </flag>
 114
 115 <parm name="RHadrons:probGluinoball" default="0.1" min="0.0" max="1.0">
 116 The fraction of produced gluino R-hadrons that are contain a "valence"
 117 gluon, with the rest containing a meson or baryon quark flavour content.
 118 </parm>
 119
 120 <parm name="RHadrons:mOffsetCloud" default="0.2" min="0.0">
 121 Extra mass (in GeV) added to each of the one or two extra constituent
 122 masses in an R-hadron, to calculate the mass of a R-hadron. The same
 123 offset is also used when the R-hadron momentum and mass is split
 124 between the squark or gluino and the one or two light (di)quarks,
 125 one for a squark and two for a gluino. Thus once or twice this amount
 126 represents a part of the nominal squark or gluino mass that will not
 127 decay weakly, since it is taken to correspond to the cloud of gluons
 128 that surround the squark or gluino.
 129 </parm>
 130
 131 <parm name="RHadrons:mCollapse" default="1.0" min="0.0">
 132 A colour singlet system with an invariant mass less than this amount,
 133 above the R-hadron mass with the given flavour content, is assumed to
 134 collapse to this single R-hadron, whereas a full fragmentation handling
 135 is applied above this mass.
 136 </parm>
 137
 138 <parm name="RHadrons:diquarkSpin1" default="0.5" min="0.0" max="1.0">
 139 Probability that a diquark extracted from the flavour code of a gluino
 140 R-hadron should be assigned spin 1, with the rest being spin 0. Does
 141 not apply for two identical quarks, where spin 1 is only possibility.
 142 Note that gluino R-hadron codes for simplicity are assigned as if spin
 143 is 1 always, and so give no guidance. For stop and sbottom the diquark
 144 spin is preserved in the particle code, so there is no corresponding
 145 issue.
 146 </parm>
 147
 148 </chapter>
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