PHOS/shaker/luindf.f

   1 *CMZ :          17/07/98  15.44.32  by  Federico Carminati
   2 *-- Author :
   3 C*********************************************************************
   4
   5       SUBROUTINE LUINDF(IP)
   6
   7 C...Purpose: to handle the fragmentation of a jet system (or a single
   8 C...jet) according to independent fragmentation models.
   9       IMPLICIT DOUBLE PRECISION(D)
  10 *KEEP,LUJETS.
  11       COMMON /LUJETS/ N,K(200000,5),P(200000,5),V(200000,5)
  12       SAVE /LUJETS/
  13 *KEEP,LUDAT1.
  14       COMMON /LUDAT1/ MSTU(200),PARU(200),MSTJ(200),PARJ(200)
  15       SAVE /LUDAT1/
  16 *KEEP,LUDAT2.
  17       COMMON /LUDAT2/ KCHG(500,3),PMAS(500,4),PARF(2000),VCKM(4,4)
  18       SAVE /LUDAT2/
  19 *KEND.
  20       DIMENSION DPS(5),PSI(4),NFI(3),NFL(3),IFET(3),KFLF(3),
  21      &KFLO(2),PXO(2),PYO(2),WO(2)
  22
  23 C...Reset counters. Identify parton system and take copy. Check flavour.
  24       NSAV=N
  25       NJET=0
  26       KQSUM=0
  27       DO 100 J=1,5
  28   100 DPS(J)=0.
  29       I=IP-1
  30   110 I=I+1
  31       IF(I.GT.MIN(N,MSTU(4)-MSTU(32))) THEN
  32         CALL LUERRM(12,'(LUINDF:) failed to reconstruct jet system')
  33         IF(MSTU(21).GE.1) RETURN
  34       ENDIF
  35       IF(K(I,1).NE.1.AND.K(I,1).NE.2) GOTO 110
  36       KC=LUCOMP(K(I,2))
  37       IF(KC.EQ.0) GOTO 110
  38       KQ=KCHG(KC,2)*ISIGN(1,K(I,2))
  39       IF(KQ.EQ.0) GOTO 110
  40       NJET=NJET+1
  41       IF(KQ.NE.2) KQSUM=KQSUM+KQ
  42       DO 120 J=1,5
  43       K(NSAV+NJET,J)=K(I,J)
  44       P(NSAV+NJET,J)=P(I,J)
  45   120 DPS(J)=DPS(J)+P(I,J)
  46       K(NSAV+NJET,3)=I
  47       IF(K(I,1).EQ.2.OR.(MSTJ(3).LE.5.AND.N.GT.I.AND.
  48      &K(I+1,1).EQ.2)) GOTO 110
  49       IF(NJET.NE.1.AND.KQSUM.NE.0) THEN
  50         CALL LUERRM(12,'(LUINDF:) unphysical flavour combination')
  51         IF(MSTU(21).GE.1) RETURN
  52       ENDIF
  53
  54 C...Boost copied system to CM frame. Find CM energy and sum flavours.
  55       IF(NJET.NE.1) THEN
  56         MSTU(33)=1
  57         CALL LUDBRB(NSAV+1,NSAV+NJET,0.,0.,-DPS(1)/DPS(4),
  58      &  -DPS(2)/DPS(4),-DPS(3)/DPS(4))
  59       ENDIF
  60       PECM=0.
  61       DO 130 J=1,3
  62   130 NFI(J)=0
  63       DO 140 I=NSAV+1,NSAV+NJET
  64       PECM=PECM+P(I,4)
  65       KFA=IABS(K(I,2))
  66       IF(KFA.LE.3) THEN
  67         NFI(KFA)=NFI(KFA)+ISIGN(1,K(I,2))
  68       ELSEIF(KFA.GT.1000) THEN
  69         KFLA=MOD(KFA/1000,10)
  70         KFLB=MOD(KFA/100,10)
  71         IF(KFLA.LE.3) NFI(KFLA)=NFI(KFLA)+ISIGN(1,K(I,2))
  72         IF(KFLB.LE.3) NFI(KFLB)=NFI(KFLB)+ISIGN(1,K(I,2))
  73       ENDIF
  74   140 CONTINUE
  75
  76 C...Loop over attempts made. Reset counters.
  77       NTRY=0
  78   150 NTRY=NTRY+1
  79       N=NSAV+NJET
  80       IF(NTRY.GT.200) THEN
  81         CALL LUERRM(14,'(LUINDF:) caught in infinite loop')
  82         IF(MSTU(21).GE.1) RETURN
  83       ENDIF
  84       DO 160 J=1,3
  85       NFL(J)=NFI(J)
  86       IFET(J)=0
  87   160 KFLF(J)=0
  88
  89 C...Loop over jets to be fragmented.
  90       DO 230 IP1=NSAV+1,NSAV+NJET
  91       MSTJ(91)=0
  92       NSAV1=N
  93
  94 C...Initial flavour and momentum values. Jet along +z axis.
  95       KFLH=IABS(K(IP1,2))
  96       IF(KFLH.GT.10) KFLH=MOD(KFLH/1000,10)
  97       KFLO(2)=0
  98       WF=P(IP1,4)+SQRT(P(IP1,1)**2+P(IP1,2)**2+P(IP1,3)**2)
  99
 100 C...Initial values for quark or diquark jet.
 101   170 IF(IABS(K(IP1,2)).NE.21) THEN
 102         NSTR=1
 103         KFLO(1)=K(IP1,2)
 104         CALL LUPTDI(0,PXO(1),PYO(1))
 105         WO(1)=WF
 106
 107 C...Initial values for gluon treated like random quark jet.
 108       ELSEIF(MSTJ(2).LE.2) THEN
 109         NSTR=1
 110         IF(MSTJ(2).EQ.2) MSTJ(91)=1
 111         KFLO(1)=INT(1.+(2.+PARJ(2))*RLU(0))*(-1)**INT(RLU(0)+0.5)
 112         CALL LUPTDI(0,PXO(1),PYO(1))
 113         WO(1)=WF
 114
 115 C...Initial values for gluon treated like quark-antiquark jet pair,
 116 C...sharing energy according to Altarelli-Parisi splitting function.
 117       ELSE
 118         NSTR=2
 119         IF(MSTJ(2).EQ.4) MSTJ(91)=1
 120         KFLO(1)=INT(1.+(2.+PARJ(2))*RLU(0))*(-1)**INT(RLU(0)+0.5)
 121         KFLO(2)=-KFLO(1)
 122         CALL LUPTDI(0,PXO(1),PYO(1))
 123         PXO(2)=-PXO(1)
 124         PYO(2)=-PYO(1)
 125         WO(1)=WF*RLU(0)**(1./3.)
 126         WO(2)=WF-WO(1)
 127       ENDIF
 128
 129 C...Initial values for rank, flavour, pT and W+.
 130       DO 220 ISTR=1,NSTR
 131   180 I=N
 132       IRANK=0
 133       KFL1=KFLO(ISTR)
 134       PX1=PXO(ISTR)
 135       PY1=PYO(ISTR)
 136       W=WO(ISTR)
 137
 138 C...New hadron. Generate flavour and hadron species.
 139   190 I=I+1
 140       IF(I.GE.MSTU(4)-MSTU(32)-NJET-5) THEN
 141         CALL LUERRM(11,'(LUINDF:) no more memory left in LUJETS')
 142         IF(MSTU(21).GE.1) RETURN
 143       ENDIF
 144       IRANK=IRANK+1
 145       K(I,1)=1
 146       K(I,3)=IP1
 147       K(I,4)=0
 148       K(I,5)=0
 149   200 CALL LUKFDI(KFL1,0,KFL2,K(I,2))
 150       IF(K(I,2).EQ.0) GOTO 180
 151       IF(MSTJ(12).GE.3.AND.IRANK.EQ.1.AND.IABS(KFL1).LE.10.AND.
 152      &IABS(KFL2).GT.10) THEN
 153         IF(RLU(0).GT.PARJ(19)) GOTO 200
 154       ENDIF
 155
 156 C...Find hadron mass. Generate four-momentum.
 157       P(I,5)=ULMASS(K(I,2))
 158       CALL LUPTDI(KFL1,PX2,PY2)
 159       P(I,1)=PX1+PX2
 160       P(I,2)=PY1+PY2
 161       PR=P(I,5)**2+P(I,1)**2+P(I,2)**2
 162       CALL LUZDIS(KFL1,KFL2,PR,Z)
 163       P(I,3)=0.5*(Z*W-PR/(Z*W))
 164       P(I,4)=0.5*(Z*W+PR/(Z*W))
 165       IF(MSTJ(3).GE.1.AND.IRANK.EQ.1.AND.KFLH.GE.4.AND.
 166      &P(I,3).LE.0.001) THEN
 167         IF(W.GE.P(I,5)+0.5*PARJ(32)) GOTO 180
 168         P(I,3)=0.0001
 169         P(I,4)=SQRT(PR)
 170         Z=P(I,4)/W
 171       ENDIF
 172
 173 C...Remaining flavour and momentum.
 174       KFL1=-KFL2
 175       PX1=-PX2
 176       PY1=-PY2
 177       W=(1.-Z)*W
 178       DO 210 J=1,5
 179   210 V(I,J)=0.
 180
 181 C...Check if pL acceptable. Go back for new hadron if enough energy.
 182       IF(MSTJ(3).GE.0.AND.P(I,3).LT.0.) I=I-1
 183       IF(W.GT.PARJ(31)) GOTO 190
 184   220 N=I
 185       IF(MOD(MSTJ(3),5).EQ.4.AND.N.EQ.NSAV1) WF=WF+0.1*PARJ(32)
 186       IF(MOD(MSTJ(3),5).EQ.4.AND.N.EQ.NSAV1) GOTO 170
 187
 188 C...Rotate jet to new direction.
 189       THE=ULANGL(P(IP1,3),SQRT(P(IP1,1)**2+P(IP1,2)**2))
 190       PHI=ULANGL(P(IP1,1),P(IP1,2))
 191       MSTU(33)=1
 192       CALL LUDBRB(NSAV1+1,N,THE,PHI,0D0,0D0,0D0)
 193       K(K(IP1,3),4)=NSAV1+1
 194       K(K(IP1,3),5)=N
 195
 196 C...End of jet generation loop. Skip conservation in some cases.
 197   230 CONTINUE
 198       IF(NJET.EQ.1.OR.MSTJ(3).LE.0) GOTO 470
 199       IF(MOD(MSTJ(3),5).NE.0.AND.N-NSAV-NJET.LT.2) GOTO 150
 200
 201 C...Subtract off produced hadron flavours, finished if zero.
 202       DO 240 I=NSAV+NJET+1,N
 203       KFA=IABS(K(I,2))
 204       KFLA=MOD(KFA/1000,10)
 205       KFLB=MOD(KFA/100,10)
 206       KFLC=MOD(KFA/10,10)
 207       IF(KFLA.EQ.0) THEN
 208         IF(KFLB.LE.3) NFL(KFLB)=NFL(KFLB)-ISIGN(1,K(I,2))*(-1)**KFLB
 209         IF(KFLC.LE.3) NFL(KFLC)=NFL(KFLC)+ISIGN(1,K(I,2))*(-1)**KFLB
 210       ELSE
 211         IF(KFLA.LE.3) NFL(KFLA)=NFL(KFLA)-ISIGN(1,K(I,2))
 212         IF(KFLB.LE.3) NFL(KFLB)=NFL(KFLB)-ISIGN(1,K(I,2))
 213         IF(KFLC.LE.3) NFL(KFLC)=NFL(KFLC)-ISIGN(1,K(I,2))
 214       ENDIF
 215   240 CONTINUE
 216       NREQ=(IABS(NFL(1))+IABS(NFL(2))+IABS(NFL(3))-IABS(NFL(1)+
 217      &NFL(2)+NFL(3)))/2+IABS(NFL(1)+NFL(2)+NFL(3))/3
 218       IF(NREQ.EQ.0) GOTO 320
 219
 220 C...Take away flavour of low-momentum particles until enough freedom.
 221       NREM=0
 222   250 IREM=0
 223       P2MIN=PECM**2
 224       DO 260 I=NSAV+NJET+1,N
 225       P2=P(I,1)**2+P(I,2)**2+P(I,3)**2
 226       IF(K(I,1).EQ.1.AND.P2.LT.P2MIN) IREM=I
 227   260 IF(K(I,1).EQ.1.AND.P2.LT.P2MIN) P2MIN=P2
 228       IF(IREM.EQ.0) GOTO 150
 229       K(IREM,1)=7
 230       KFA=IABS(K(IREM,2))
 231       KFLA=MOD(KFA/1000,10)
 232       KFLB=MOD(KFA/100,10)
 233       KFLC=MOD(KFA/10,10)
 234       IF(KFLA.GE.4.OR.KFLB.GE.4) K(IREM,1)=8
 235       IF(K(IREM,1).EQ.8) GOTO 250
 236       IF(KFLA.EQ.0) THEN
 237         ISGN=ISIGN(1,K(IREM,2))*(-1)**KFLB
 238         IF(KFLB.LE.3) NFL(KFLB)=NFL(KFLB)+ISGN
 239         IF(KFLC.LE.3) NFL(KFLC)=NFL(KFLC)-ISGN
 240       ELSE
 241         IF(KFLA.LE.3) NFL(KFLA)=NFL(KFLA)+ISIGN(1,K(IREM,2))
 242         IF(KFLB.LE.3) NFL(KFLB)=NFL(KFLB)+ISIGN(1,K(IREM,2))
 243         IF(KFLC.LE.3) NFL(KFLC)=NFL(KFLC)+ISIGN(1,K(IREM,2))
 244       ENDIF
 245       NREM=NREM+1
 246       NREQ=(IABS(NFL(1))+IABS(NFL(2))+IABS(NFL(3))-IABS(NFL(1)+
 247      &NFL(2)+NFL(3)))/2+IABS(NFL(1)+NFL(2)+NFL(3))/3
 248       IF(NREQ.GT.NREM) GOTO 250
 249       DO 270 I=NSAV+NJET+1,N
 250   270 IF(K(I,1).EQ.8) K(I,1)=1
 251
 252 C...Find combination of existing and new flavours for hadron.
 253   280 NFET=2
 254       IF(NFL(1)+NFL(2)+NFL(3).NE.0) NFET=3
 255       IF(NREQ.LT.NREM) NFET=1
 256       IF(IABS(NFL(1))+IABS(NFL(2))+IABS(NFL(3)).EQ.0) NFET=0
 257       DO 290 J=1,NFET
 258       IFET(J)=1+(IABS(NFL(1))+IABS(NFL(2))+IABS(NFL(3)))*RLU(0)
 259       KFLF(J)=ISIGN(1,NFL(1))
 260       IF(IFET(J).GT.IABS(NFL(1))) KFLF(J)=ISIGN(2,NFL(2))
 261   290 IF(IFET(J).GT.IABS(NFL(1))+IABS(NFL(2))) KFLF(J)=ISIGN(3,NFL(3))
 262       IF(NFET.EQ.2.AND.(IFET(1).EQ.IFET(2).OR.KFLF(1)*KFLF(2).GT.0))
 263      &GOTO 280
 264       IF(NFET.EQ.3.AND.(IFET(1).EQ.IFET(2).OR.IFET(1).EQ.IFET(3).OR.
 265      &IFET(2).EQ.IFET(3).OR.KFLF(1)*KFLF(2).LT.0.OR.KFLF(1)*KFLF(3).
 266      &LT.0.OR.KFLF(1)*(NFL(1)+NFL(2)+NFL(3)).LT.0)) GOTO 280
 267       IF(NFET.EQ.0) KFLF(1)=1+INT((2.+PARJ(2))*RLU(0))
 268       IF(NFET.EQ.0) KFLF(2)=-KFLF(1)
 269       IF(NFET.EQ.1) KFLF(2)=ISIGN(1+INT((2.+PARJ(2))*RLU(0)),-KFLF(1))
 270       IF(NFET.LE.2) KFLF(3)=0
 271       IF(KFLF(3).NE.0) THEN
 272         KFLFC=ISIGN(1000*MAX(IABS(KFLF(1)),IABS(KFLF(3)))+
 273      &  100*MIN(IABS(KFLF(1)),IABS(KFLF(3)))+1,KFLF(1))
 274         IF(KFLF(1).EQ.KFLF(3).OR.(1.+3.*PARJ(4))*RLU(0).GT.1.)
 275      &  KFLFC=KFLFC+ISIGN(2,KFLFC)
 276       ELSE
 277         KFLFC=KFLF(1)
 278       ENDIF
 279       CALL LUKFDI(KFLFC,KFLF(2),KFLDMP,KF)
 280       IF(KF.EQ.0) GOTO 280
 281       DO 300 J=1,MAX(2,NFET)
 282   300 NFL(IABS(KFLF(J)))=NFL(IABS(KFLF(J)))-ISIGN(1,KFLF(J))
 283
 284 C...Store hadron at random among free positions.
 285       NPOS=MIN(1+INT(RLU(0)*NREM),NREM)
 286       DO 310 I=NSAV+NJET+1,N
 287       IF(K(I,1).EQ.7) NPOS=NPOS-1
 288       IF(K(I,1).EQ.1.OR.NPOS.NE.0) GOTO 310
 289       K(I,1)=1
 290       K(I,2)=KF
 291       P(I,5)=ULMASS(K(I,2))
 292       P(I,4)=SQRT(P(I,1)**2+P(I,2)**2+P(I,3)**2+P(I,5)**2)
 293   310 CONTINUE
 294       NREM=NREM-1
 295       NREQ=(IABS(NFL(1))+IABS(NFL(2))+IABS(NFL(3))-IABS(NFL(1)+
 296      &NFL(2)+NFL(3)))/2+IABS(NFL(1)+NFL(2)+NFL(3))/3
 297       IF(NREM.GT.0) GOTO 280
 298
 299 C...Compensate for missing momentum in global scheme (3 options).
 300   320 IF(MOD(MSTJ(3),5).NE.0.AND.MOD(MSTJ(3),5).NE.4) THEN
 301         DO 330 J=1,3
 302         PSI(J)=0.
 303         DO 330 I=NSAV+NJET+1,N
 304   330   PSI(J)=PSI(J)+P(I,J)
 305         PSI(4)=PSI(1)**2+PSI(2)**2+PSI(3)**2
 306         PWS=0.
 307         DO 340 I=NSAV+NJET+1,N
 308         IF(MOD(MSTJ(3),5).EQ.1) PWS=PWS+P(I,4)
 309         IF(MOD(MSTJ(3),5).EQ.2) PWS=PWS+SQRT(P(I,5)**2+(PSI(1)*P(I,1)+
 310      &  PSI(2)*P(I,2)+PSI(3)*P(I,3))**2/PSI(4))
 311   340   IF(MOD(MSTJ(3),5).EQ.3) PWS=PWS+1.
 312         DO 360 I=NSAV+NJET+1,N
 313         IF(MOD(MSTJ(3),5).EQ.1) PW=P(I,4)
 314         IF(MOD(MSTJ(3),5).EQ.2) PW=SQRT(P(I,5)**2+(PSI(1)*P(I,1)+
 315      &  PSI(2)*P(I,2)+PSI(3)*P(I,3))**2/PSI(4))
 316         IF(MOD(MSTJ(3),5).EQ.3) PW=1.
 317         DO 350 J=1,3
 318   350   P(I,J)=P(I,J)-PSI(J)*PW/PWS
 319   360   P(I,4)=SQRT(P(I,1)**2+P(I,2)**2+P(I,3)**2+P(I,5)**2)
 320
 321 C...Compensate for missing momentum withing each jet separately.
 322       ELSEIF(MOD(MSTJ(3),5).EQ.4) THEN
 323         DO 370 I=N+1,N+NJET
 324         K(I,1)=0
 325         DO 370 J=1,5
 326   370   P(I,J)=0.
 327         DO 390 I=NSAV+NJET+1,N
 328         IR1=K(I,3)
 329         IR2=N+IR1-NSAV
 330         K(IR2,1)=K(IR2,1)+1
 331         PLS=(P(I,1)*P(IR1,1)+P(I,2)*P(IR1,2)+P(I,3)*P(IR1,3))/
 332      &  (P(IR1,1)**2+P(IR1,2)**2+P(IR1,3)**2)
 333         DO 380 J=1,3
 334   380   P(IR2,J)=P(IR2,J)+P(I,J)-PLS*P(IR1,J)
 335         P(IR2,4)=P(IR2,4)+P(I,4)
 336   390   P(IR2,5)=P(IR2,5)+PLS
 337         PSS=0.
 338         DO 400 I=N+1,N+NJET
 339   400   IF(K(I,1).NE.0) PSS=PSS+P(I,4)/(PECM*(0.8*P(I,5)+0.2))
 340         DO 420 I=NSAV+NJET+1,N
 341         IR1=K(I,3)
 342         IR2=N+IR1-NSAV
 343         PLS=(P(I,1)*P(IR1,1)+P(I,2)*P(IR1,2)+P(I,3)*P(IR1,3))/
 344      &  (P(IR1,1)**2+P(IR1,2)**2+P(IR1,3)**2)
 345         DO 410 J=1,3
 346   410   P(I,J)=P(I,J)-P(IR2,J)/K(IR2,1)+(1./(P(IR2,5)*PSS)-1.)*PLS*
 347      &  P(IR1,J)
 348   420   P(I,4)=SQRT(P(I,1)**2+P(I,2)**2+P(I,3)**2+P(I,5)**2)
 349       ENDIF
 350
 351 C...Scale momenta for energy conservation.
 352       IF(MOD(MSTJ(3),5).NE.0) THEN
 353         PMS=0.
 354         PES=0.
 355         PQS=0.
 356         DO 430 I=NSAV+NJET+1,N
 357         PMS=PMS+P(I,5)
 358         PES=PES+P(I,4)
 359   430   PQS=PQS+P(I,5)**2/P(I,4)
 360         IF(PMS.GE.PECM) GOTO 150
 361         NECO=0
 362   440   NECO=NECO+1
 363         PFAC=(PECM-PQS)/(PES-PQS)
 364         PES=0.
 365         PQS=0.
 366         DO 460 I=NSAV+NJET+1,N
 367         DO 450 J=1,3
 368   450   P(I,J)=PFAC*P(I,J)
 369         P(I,4)=SQRT(P(I,1)**2+P(I,2)**2+P(I,3)**2+P(I,5)**2)
 370         PES=PES+P(I,4)
 371   460   PQS=PQS+P(I,5)**2/P(I,4)
 372         IF(NECO.LT.10.AND.ABS(PECM-PES).GT.2E-6*PECM) GOTO 440
 373       ENDIF
 374
 375 C...Origin of produced particles and parton daughter pointers.
 376   470 DO 480 I=NSAV+NJET+1,N
 377       IF(MSTU(16).NE.2) K(I,3)=NSAV+1
 378   480 IF(MSTU(16).EQ.2) K(I,3)=K(K(I,3),3)
 379       DO 490 I=NSAV+1,NSAV+NJET
 380       I1=K(I,3)
 381       K(I1,1)=K(I1,1)+10
 382       IF(MSTU(16).NE.2) THEN
 383         K(I1,4)=NSAV+1
 384         K(I1,5)=NSAV+1
 385       ELSE
 386         K(I1,4)=K(I1,4)-NJET+1
 387         K(I1,5)=K(I1,5)-NJET+1
 388         IF(K(I1,5).LT.K(I1,4)) THEN
 389           K(I1,4)=0
 390           K(I1,5)=0
 391         ENDIF
 392       ENDIF
 393   490 CONTINUE
 394
 395 C...Document independent fragmentation system. Remove copy of jets.
 396       NSAV=NSAV+1
 397       K(NSAV,1)=11
 398       K(NSAV,2)=93
 399       K(NSAV,3)=IP
 400       K(NSAV,4)=NSAV+1
 401       K(NSAV,5)=N-NJET+1
 402       DO 500 J=1,4
 403       P(NSAV,J)=DPS(J)
 404   500 V(NSAV,J)=V(IP,J)
 405       P(NSAV,5)=SQRT(MAX(0D0,DPS(4)**2-DPS(1)**2-DPS(2)**2-DPS(3)**2))
 406       V(NSAV,5)=0.
 407       DO 510 I=NSAV+NJET,N
 408       DO 510 J=1,5
 409       K(I-NJET+1,J)=K(I,J)
 410       P(I-NJET+1,J)=P(I,J)
 411   510 V(I-NJET+1,J)=V(I,J)
 412       N=N-NJET+1
 413
 414 C...Boost back particle system. Set production vertices.
 415       IF(NJET.NE.1) CALL LUDBRB(NSAV+1,N,0.,0.,DPS(1)/DPS(4),
 416      &DPS(2)/DPS(4),DPS(3)/DPS(4))
 417       DO 520 I=NSAV+1,N
 418       DO 520 J=1,4
 419   520 V(I,J)=V(IP,J)
 420
 421       RETURN
 422       END