- Update to pythia8140
[u/mrichter/AliRoot.git] / PYTHIA8 / pythia8140 / xmldoc / FlavourSelection.xml
1 <chapter name="Flavour Selection">
2
3 <h2>Flavour Selection</h2>
4
5 The <code>StringFlav</code> class handles the choice of a new flavour 
6 in the fragmentation process, and the production of a new hadron 
7 from a set of input flavours. It is mainly used by the string 
8 fragmentation machinery (including ministrings), but also e.g.
9 in some particle decays and for some beam-remnant cases. The basic
10 concepts are in agreement with <ref>And83</ref>. The baryon-sector
11 implementation is based on the <code>MSTJ(12)=3</code> option of 
12 PYTHIA 6, i.e. new SU(6) weights scheme with at most one popcorn meson.
13
14 <p/>
15 The relative production rates of different particle species is 
16 influenced by the parameters below. Some have only an impact on 
17 one specific quantity, but most directly or indirectly have 
18 consequences for many observables. Therefore the values to use have 
19 to be viewed in the context of a complete <aloc href="Tunes">tune</aloc>.
20
21 <h3>New flavours</h3>
22
23 The main parameters of the selection of a new flavour are 
24
25 <parm name="StringFlav:probStoUD" default="0.19" min="0.0" max="1.0">
26 the suppression of <ei>s</ei> quark production relative to ordinary 
27 <ei>u</ei> or <ei>d</ei> one.
28 </parm> 
29
30 <parm name="StringFlav:probQQtoQ" default="0.09" min="0.0" max="1.0">
31 the suppression of diquark production relative to quark production,
32 i.e. of baryon relative to meson production. 
33 </parm> 
34
35 <parm name="StringFlav:probSQtoQQ" default="1.00" min="0.0" max="1.0">
36 the suppression of strange diquark production relative to light
37 diquark production, over and above the one already given by 
38 <code>probStoU</code>.
39 </parm> 
40  
41 <parm name="StringFlav:probQQ1toQQ0" default="0.027" min="0.0" max="1.0">
42 the suppression of spin 1 diquark production relative to spin 0 one,
43 apart from the factor of 3 enhancement of spin 0 from counting the
44 number of states.
45 </parm> 
46
47 <h3>Standard-meson production</h3>
48
49 The bulk of the particle production corresponds to the lowest-lying
50 pseudoscalar and vector multiplets. Their production rates are 
51 determined by the parameters in this section.
52
53 <p/>
54 For a given set of flavours, produced according to the probabilities
55 outlined above, the ratio of vector-to-pseudocalar meson production
56 is described by the parameters below. 
57 The maximum allowed rate for each case has been set according to 
58 spin-counting rules, but we expect the real rates to be lower, 
59 especially for lighter mesons, owing to the vector-pseudoscalar
60 mass splitting.
61
62 <parm name="StringFlav:mesonUDvector" default="0.62" min="0." max="3.">
63 the relative production ratio vector/pseudoscalar for light 
64 (<ei>u</ei>, <ei>d</ei>) mesons. 
65 </parm> 
66 <parm name="StringFlav:mesonSvector" default="0.725" min="0." max="3.">
67 the relative production ratio vector/pseudoscalar for strange mesons. 
68 </parm> 
69 <parm name="StringFlav:mesonCvector" default="1.06" min="0." max="3.">
70 the relative production ratio vector/pseudoscalar for charm mesons. 
71 </parm> 
72 <parm name="StringFlav:mesonBvector" default="3.0" min="0." max="3.">
73 the relative production ratio vector/pseudoscalar for bottom mesons. 
74 </parm> 
75
76 <p/>
77 Inside each light-quark meson nonet, an octet-singlet mixing angle
78 describes the mixing of the two flavour-diagonal isoscalar = 0 states.
79 (For terminology and details see <ref>Yao06</ref>, chapter 14 on the 
80 quark model.)
81 This angle is needed to specify the probability for such a <ei>q qbar</ei> 
82 state to project onto a specific meson. More transparent formuale are 
83 obtained by introducing the angle <ei>alpha = theta + 54.7</ei> degrees:
84 <eq>
85    f  = (uubar + ddbar)/sqrt(2) * sin(alpha) + ssbar * cos(alpha)<br/>  
86    f' = (uubar + ddbar)/sqrt(2) * cos(alpha) - ssbar * sin(alpha)
87 </eq>
88
89 <parm name="StringFlav:thetaPS" default="-15." min="-90." max="90.">
90 gives the mixing angle <ei>theta_PS</ei> in the pseudoscalar meson sector
91 (which is rather poorly determined), expressed in degrees.
92 Here <ei>f</ei> is associated with <ei>eta'</ei> and <ei>f'</ei> with 
93 <ei>eta</ei>. (This standard but counterintuitive choice is fixed up 
94 in the code by replacing <ei>alpha -> 90^0 - alpha</ei> so that 
95 <ei>eta &lt;-> eta'</ei>; relative signs do not matter since we are 
96 interested in probabilities only.)
97 </parm> 
98
99 <parm name="StringFlav:thetaV" default="36." min="-90." max="90.">
100 gives the mixing angle <ei>theta_V</ei> in the vector meson sector
101 (which is somewhat better determined), expressed in degrees.
102 Here <ei>f</ei> is associated with <ei>omega</ei> and <ei>f'</ei> 
103 with <ei>phi</ei>.
104 </parm> 
105
106 <p/>
107 Further, the simple model overestimates the production of <ei>eta</ei> 
108 and, in particular, <ei>eta'</ei> mesons, which can be rectified by 
109
110 <parm name="StringFlav:etaSup" default="0.63" min="0." max="1.">
111 the additional suppression of <ei>eta</ei> production, multiplying the 
112 normal production probability. Thus 0 means no <ei>eta</ei> at all 
113 are produced, while 1 means full rate.
114 </parm> 
115
116 <parm name="StringFlav:etaPrimeSup" default="0.12" min="0." max="1.">
117 the additional suppression of <ei>eta'</ei> production, multiplying the 
118 normal production probability. Thus 0 means no <ei>eta'</ei> at all 
119 are produced, while 1 means full rate.
120 </parm> 
121
122 <h3>Excited-meson production</h3>
123
124 Several excited mesons, ie. with radial or orbital excitations, have been 
125 observed at non-negligible production rates. Extrapolated to all states
126 a fair fraction of all particle production might proceed through such 
127 states. There are big uncertainties, however, since these excited 
128 mesons in many cases are extremely poorly known. This also means that 
129 the modelling of their production and decay is very primitive, and 
130 even that the inclusion of the production of such states may lead to a
131 degraded agreement with data. Currently the default is that all such 
132 production is switched off.  
133
134 <p/>
135 Parameters are provided to switch them on. By demand, this machinery
136 has been made more flexible than in the past. Therefore one parameter is
137 provided for each combination of heaviest flavour 
138 (<ei>u/d</ei>, <ei>s</ei>, <ei>c</ei> or <ei>b</ei>) and
139 multiplet produced. In each case the production rate is normalized to 
140 that of the lowest-lying pseudoscalar of the same flavour content, as for
141 the vector-meson rates introduced above. The multiplets available are the 
142 four obtained for one unit of orbital angular momentum, in the 
143 nonrelativistic classification. Using <ei>J</ei> to denote the sum of 
144 quark spin <ei>S</ei> and orbital angular momentum <ei>L</ei>, i.e. what 
145 would normally be called the spin of the meson, one has:
146 <ul>
147 <li>a pseudovector multiplet with <ei>L=1, S=0, J=1</ei>;</li>
148 <li>a scalar multiplet with <ei>L=1, S=1, J=0</ei>;</li>
149 <li>a pseudovector multiplet with <ei>L=1, S=1, J=1</ei>;</li>
150 <li>a tensor multiplet with <ei>L=1, S=1, J=2</ei>.</li>
151 </ul> 
152
153 The maximum allowed rate for each case has been set according to 
154 spin-counting rules, but we expect the real rates to be significantly 
155 lower, owing to mass suppression.
156
157 <parm name="StringFlav:mesonUDL1S0J1" default="0.0" min="0." max="3.">
158 the relative pseudovector production ratio 
159 <ei>(L=1,S=0,J=1)</ei>/pseudoscalar 
160 for light (<ei>u</ei>, <ei>d</ei>) mesons. 
161 </parm> 
162
163 <parm name="StringFlav:mesonUDL1S1J0" default="0.0" min="0." max="1.">
164 the relative scalar production ratio 
165 <ei>(L=1,S=1,J=0)</ei>/pseudoscalar 
166 for light (<ei>u</ei>, <ei>d</ei>) mesons. 
167 </parm> 
168
169 <parm name="StringFlav:mesonUDL1S1J1" default="0.0" min="0." max="3.">
170 the relative pseudovector production ratio 
171 <ei>(L=1,S=1,J=1)</ei>/pseudoscalar 
172 for light (<ei>u</ei>, <ei>d</ei>) mesons. 
173 </parm> 
174
175 <parm name="StringFlav:mesonUDL1S1J2" default="0.0" min="0." max="5.">
176 the relative tensor production ratio 
177 <ei>(L=1,S=1,J=2)</ei>/pseudoscalar 
178 for light (<ei>u</ei>, <ei>d</ei>) mesons. 
179 </parm> 
180
181 <parm name="StringFlav:mesonSL1S0J1" default="0.0" min="0." max="3.">
182 the relative pseudovector production ratio 
183 <ei>(L=1,S=0,J=1)</ei>/pseudoscalar 
184 for strange mesons. 
185 </parm> 
186
187 <parm name="StringFlav:mesonSL1S1J0" default="0.0" min="0." max="1.">
188 the relative scalar production ratio 
189 <ei>(L=1,S=1,J=0)</ei>/pseudoscalar 
190 for strange mesons. 
191 </parm> 
192
193 <parm name="StringFlav:mesonSL1S1J1" default="0.0" min="0." max="3.">
194 the relative pseudovector production ratio 
195 <ei>(L=1,S=1,J=1)</ei>/pseudoscalar 
196 for strange mesons. 
197 </parm> 
198
199 <parm name="StringFlav:mesonSL1S1J2" default="0.0" min="0." max="5.">
200 the relative tensor production ratio 
201 <ei>(L=1,S=1,J=2)</ei>/pseudoscalar 
202 for strange mesons. 
203 </parm> 
204
205 <parm name="StringFlav:mesonCL1S0J1" default="0.0" min="0." max="3.">
206 the relative pseudovector production ratio 
207 <ei>(L=1,S=0,J=1)</ei>/pseudoscalar 
208 for charm mesons. 
209 </parm> 
210
211 <parm name="StringFlav:mesonCL1S1J0" default="0.0" min="0." max="1.">
212 the relative scalar production ratio 
213 <ei>(L=1,S=1,J=0)</ei>/pseudoscalar 
214 for charm mesons. 
215 </parm> 
216
217 <parm name="StringFlav:mesonCL1S1J1" default="0.0" min="0." max="3.">
218 the relative pseudovector production ratio 
219 <ei>(L=1,S=1,J=1)</ei>/pseudoscalar 
220 for charm mesons. 
221 </parm> 
222
223 <parm name="StringFlav:mesonCL1S1J2" default="0.0" min="0." max="5.">
224 the relative tensor production ratio 
225 <ei>(L=1,S=1,J=2)</ei>/pseudoscalar 
226 for charm mesons. 
227 </parm> 
228
229 <parm name="StringFlav:mesonBL1S0J1" default="0.0" min="0." max="3.">
230 the relative pseudovector production ratio 
231 <ei>(L=1,S=0,J=1)</ei>/pseudoscalar 
232 for bottom mesons. 
233 </parm> 
234
235 <parm name="StringFlav:mesonBL1S1J0" default="0.0" min="0." max="1.">
236 the relative scalar production ratio 
237 <ei>(L=1,S=1,J=0)</ei>/pseudoscalar 
238 for bottom mesons. 
239 </parm> 
240
241 <parm name="StringFlav:mesonBL1S1J1" default="0.0" min="0." max="3.">
242 the relative pseudovector production ratio 
243 <ei>(L=1,S=1,J=1)</ei>/pseudoscalar 
244 for bottom mesons. 
245 </parm> 
246
247 <parm name="StringFlav:mesonBL1S1J2" default="0.0" min="0." max="5.">
248 the relative tensor production ratio 
249 <ei>(L=1,S=1,J=2)</ei>/pseudoscalar 
250 for bottom mesons. 
251 </parm> 
252
253 <p/>
254 In addition, an octet-singlet mixing angle is needed for each multiplet,
255 as for the pseudoscalar and vector multiplets above. Only for the 
256 tensor multiplet does any determination exist; for the other multiplets
257 default has been chose so that <ei>ssbar</ei> does not mix with the light
258 quarks, and so that the <ei>ssbar</ei> state is the heavier of the two. 
259
260 <parm name="StringFlav:thetaL1S0J1" default="35.3" min="-90." max="90.">
261 gives the mixing angle <ei>theta</ei> in the <ei>(L=1,S=0,J=1)</ei> 
262 pseudovector meson sector, expressed in degrees.
263 </parm> 
264
265 <parm name="StringFlav:thetaL1S1J0" default="35.3" min="-90." max="90.">
266 gives the mixing angle <ei>theta</ei> in the <ei>(L=1,S=1,J=0)</ei> 
267 scalar meson sector, expressed in degrees.
268 </parm> 
269
270 <parm name="StringFlav:thetaL1S1J1" default="35.3" min="-90." max="90.">
271 gives the mixing angle <ei>theta</ei> in the <ei>(L=1,S=1,J=1)</ei> 
272 pseudovector meson sector, expressed in degrees.
273 </parm> 
274
275 <parm name="StringFlav:thetaL1S1J2" default="28.0" min="-90." max="90.">
276 gives the mixing angle <ei>theta</ei> in the <ei>(L=1,S=1,J=2)</ei> 
277 tensor meson sector, expressed in degrees.
278 </parm> 
279
280 <h3>Baryon production</h3>
281
282 The relative rate of baryon production is mainly given by the quark
283 and diquark production parameters above, plus SU(6) Clebsch-Gordans.
284 The one modifiable parameter related to these coefficients is
285
286 <parm name="StringFlav:decupletSup" default="1.0" min="0.0" max="1.0">
287 the suppression, relative to default SU(6) factors, of decuplet 
288 baryon production. Default corresponds to no suppression, while 0
289 corresponds to no decuplet production at all.
290 </parm> 
291
292 <p/>
293 In addition, if popcorn production is allowed, wherein a set of mesons
294 (<ei>M</ei>) may be producted in between the baryon (<ei>B</ei>) and 
295 the antibaryon (<ei>Bbar</ei>), a set of further parameters is introduced. 
296 Currently only the simplest scenario is implemented, wherein at most 
297 one intermediate meson may be produced. 
298
299 <parm name="StringFlav:popcornRate" default="0.5" min="0." max="2.0">
300 gives the relative rates of <ei>B Bbar</ei> and <ei>B M Bbar</ei> 
301 production, roughly as 
302 <eq>
303 Prob(B M Bbar) / (Prob(B Bbar) + Prob(B M Bbar)) = 
304 popcornRate / (0.5 + popcornRate) 
305 </eq> 
306 (the complete expression depends on all the quark and diquark production
307 parameters and is therefore not so useful).
308 </parm> 
309
310 <parm name="StringFlav:popcornSpair" default="0.5" min="0." max="1.0">
311 extra suppression for having an <ei>s sbar</ei> pair shared between 
312 the <ei>B</ei> and <ei>Bbar</ei> in a <ei>B M Bbar</ei> configuration.
313 </parm> 
314
315 <parm name="StringFlav:popcornSmeson" default="0.5" min="0." max="1.0">
316 extra suppression for having a strange meson <ei>M</ei> in a 
317 <ei>B M Bbar</ei> configuration.
318 </parm> 
319
320 <p/>
321 Finally, there are some indications that leading-baryon production
322 may be further suppressed. A proper description should probably be 
323 based on a suppression of early production times <ref>Ede97</ref>,
324 but we here only implement a simpler version where production near 
325 the end of a string, as defined by rank, is suppressed. The more 
326 detailed studies suggest that leading <ei>c</ei> and <ei>b</ei> baryon 
327 production will be less suppressed, so we leave it open to set 
328 light- and heavy-baryon suppression separately. 
329
330 <flag name="StringFlav:suppressLeadingB" default="off"> 
331 Suppress leading-baryon production.
332 <option value="off">No suppression.</option>  
333 <option value="on">Suppress the production of a diquark in the string
334 breaking closest to a quark end of a string, by either of the factors 
335 below. This suppresses the production of first-rank baryons by the same
336 amount. Indirectly also the second-rank and, if popcorn production is 
337 switched on, third-rank (anti)baryon production is affected. </option>
338 </flag> 
339  
340 <parm name="StringFlav:lightLeadingBSup" default="0.5" min="0." max="1.0">
341 extra suppression of leading-baryon production for a light-quark
342 jet, i.e. <ei>d</ei>, <ei>u</ei> or <ei>s</ei>, when 
343 <code>suppressLeadingB = on</code>. Thus 0 means no leading-baryon 
344 production at all, while 1 means full rate.
345 </parm> 
346  
347 <parm name="StringFlav:heavyLeadingBSup" default="0.9" min="0." max="1.0">
348 extra suppression of leading-baryon production for a heavy-quark
349 jet, i.e. <ei>c</ei> or <ei>b</ei>, when 
350 <code>suppressLeadingB = on</code>. Thus 0 means no leading-baryon 
351 production at all, while 1 means full rate.
352 </parm> 
353   
354 </chapter>
355
356 <!-- Copyright (C) 2010 Torbjorn Sjostrand -->