- Update to pythia8140
[u/mrichter/AliRoot.git] / PYTHIA8 / pythia8140 / xmldoc / Tunes.xml
1 <chapter name="Tunes">
2
3 <h2>Tunes</h2>
4
5 Since some physics aspects cannot be derived from first principles,
6 this program contains many parameters that represent a true 
7 uncertainty in our understanding of nature. Particularly afflicted
8 are the areas of hadronization and multiple interactions, which both
9 involve nonperturbative QCD physics. 
10
11 <p/>
12 Technically, PYTHIA  parameters can be varied independently of each 
13 other, but the physical requirement of a sensible description of a set
14 of data leads to correlations and anticorrelations between the 
15 parameters. Hence the need to produce tunes, not of one parameter at  
16 a time, but simultaneously for a group of them. A well-known such 
17 example is parton densities, where combined tunes to a wide range of data
18 have been produced, that can then be obtained prepackaged.  
19
20 <p/>
21 Given the many PYTHIA parameters to be tuned, it is convenient to 
22 divide the task into subtasks. Firstly, if we assume jet universality,
23 hadronization and final-state parton showers should be tuned to 
24 <ei>e^+e^-</ei> annihilation data, notably from LEP1, since this 
25 offers the cleanest environment. Secondly, with such parameters fixed, 
26 hadron collider data should be studied to pin down multiple interactions
27 and other further aspects, such as initial-state radiation. Ideally this
28 would be done separately for diffractive and non-diffractive events, 
29 although it is not possible to have a clean separation. (Thirdly 
30 would come anything else, such as physics with photon beams, which 
31 involve further parameters, but that is beyond the current scope.)
32
33 <p/>
34 The first step in this program has now been taken, with a tune to LEP1
35 data by Hendrik Hoeth, using the Rivet + Professor framework. Starting
36 with version 8.125 it defines the default values for hadronization 
37 parameters and timelike showers. 
38
39 <p/>
40 The situation is worse for multiple interactions, where PYTHIA 8 is more 
41 different from PYTHIA 6. Nevertheless, a first simple tune is now 
42 available, appropriately called "Tune 1", and became default starting with 
43 version 8.127. 
44
45 <p/>
46 It was noted, in particular by Hendrik Hoeth, that the
47 program had a tension between parameters needed to describe minimum-bias
48 and underlying-event activity.  Therefore some further physics features 
49 have been introduced in the code itself, which are made default as of
50 8.140. This version also includes two new draft tunes, 2C and 2M, based 
51 on the CTEQ 6L1 and the MRST LO** PDF sets, respectively. These have been 
52 made by hand, as a prequel to complete Professor-style tunings. 
53
54 <p/>
55 The very first data to come out of the LHC shows a higher rapidity plateau
56 than predicted for current PYTHIA 6 tunes, also for the lower energies.
57 This may suggest some tension in the data. Therefore two alternatives,
58 3C and 3M, have been produced by a few brute-force changes of 2C and 2M.
59 This includes a reduced admixture of diffractive topologies and a steeper
60 multiplicity variation with energy.
61
62 <p/>
63 In the future we hope to see further PYTHIA 8 tunes appear. Like with 
64 parton distributions, there is likely to be several tunes, because 
65 different sets of data will pull in different directions, by imperfections   
66 in the model or in the data, and by differences in the chosen
67 tuning strategies. We therefore propose to collect some of these tunes
68 here, in a prepackaged form. Of course, in all cases it is a matter
69 of setting values for parameters already defined elsewhere, so the
70 tunes offer no new functionality, only a more convenient setup. 
71
72 <p/>
73 You should be aware that the evolution of the program will not guarantee
74 complete backwards compatibility between versions. Most obviously this
75 concerns bug fixes. But also for some other major changes, like the
76 introduction of the new diffractive machinery, the default behaviour
77 of old tunes has been changed retroactively. (Which should be fine for
78 diffraction, since previous tunes were not based on data strongly 
79 influenced by diffraction.)  
80
81 <p/>
82 If you set either the <code>Tune:ee</code> and <code>Tune:pp</code> 
83 modes below non-zero then all parameters used in the respective tune 
84 will be set accordingly when <code>pythia.init(...)</code> is called. 
85 You can check this by calling <code>pythia.settings.listChanged()</code> 
86 before and after initialization; before only the tune modes are 
87 nondefault, afterwards all the non-default-valued parameters in the 
88 tune appear. Therefore you cannot directly combine a tune option with 
89 your own choices for some of the parameters used in the tune, since 
90 the values you set before <code>pythia.init(...)</code> would be 
91 overwritten at that point. 
92
93 <p/>
94 Instead you can yourself call the method that sets up the tunes, 
95 <code>pythia.initTunes(int eeTune, int ppTune)</code>.
96 Here <code>eeTune</code> and <code>ppTune</code> encode the same 
97 options as the already-introduced <code>Tune:ee</code> and 
98 <code>Tune:pp</code>. So the procedure would be first to call
99 <code>pythia.initTunes(...)</code>, then do the further changes
100 you wish, and finally initialize with <code>Tune:ee</code> and 
101 <code>Tune:pp</code> both zero.
102
103 <modepick name="Tune:ee" default="0" min="0" max="3">
104 Choice of tune to <ei>e^+e^-</ei> data, mainly for the hadronization
105 and timelike-showering aspects of PYTHIA. 
106 <option value="0">no values are overwritten at initialization, 
107 so you can set the individual parameters as you wish.
108 </option>
109 <option value="1">the original PYTHIA 8 parameter set, based on some
110 very old flavour studies (with JETSET around 1990) and a simple tune 
111 <ei>of alpha_strong</ei> to three-jet shapes to the new 
112 <ei>pT</ei>-ordered shower. These were the default values before
113 version 8.125. 
114 </option>
115 <option value="2">a tune by Marc Montull to the LEP 1 particle
116 composition, as published in the RPP (August 2007). No related (re)tune 
117 to event shapes has been performed, however.  
118 </option>
119 <option value="3">a tune to a wide selection of LEP1 data by Hendrik 
120 Hoeth within the Rivet + Professor framework, both to hadronization and
121 timelike-shower parameters (June 2009). These are the default values 
122 starting from version 8.125, so currently there is no need for this
123 option.
124 </option>
125 </modepick>
126
127 <modepick name="Tune:pp" default="0" min="0" max="6">
128 Choice of tune to <ei>pp / ppbar</ei> data, mainly for the 
129 initial-state-radiation, multiple-interactions and  beam-remnants
130 aspects of PYTHIA. 
131 <option value="0">no values are overwritten at initialization, 
132 so you can set the individual parameters as you wish. Most default
133 values are based on "Tune 1", option 2 below, but some new options 
134 introduced in 8.140 means that the two no longer agree. 
135 </option>
136 <option value="1">default used up to version 8.126, based on 
137 some early and primitive comparisons with data.
138 </option>
139 <option value="2">"Tune 1", default in 8.127 - 8.139, based on some 
140 data comparisons by Peter Skands. Largely but not wholly overlaps
141 with the default option 0.
142 </option>
143 <option value="3">"Tune 2C", new draft tune, introduced with 8.140. 
144 It uses the CTEQ 6L1 PDF, and is intended to give good agreement with 
145 much of the published CDF data.
146 </option>
147 <option value="4">"Tune 2M", new draft tune, introduced with 8.140.
148 It is uses the MRST LO** PDF, which has a momentum sum somewhat above 
149 unity, which is compensated by a smaller <ei>alpha_s</ei> than in the
150 previous tune. Again it is intended to give good agreement with much of 
151 the published CDF data.
152 </option>
153 <option value="5">"Tune 3C", new draft tune, introduced with 8.140. 
154 Starts out from tune 2C, but with a reduced cross section for 
155 diffraction, plus modified multiple interactions parameters to give
156 a higher and more rapidly increasing charged pseudorapidity plateau,
157 for better agreement with some early key LHC numbers. 
158 </option>
159 <option value="6">"Tune 3M" tune, introduced with 8.140. 
160 Starts out from tune 2M and then does the same kind of modifications
161 as for 3C.
162 </option>
163
164 </modepick>
165
166 </chapter>
167
168 <!-- Copyright (C) 2010 Torbjorn Sjostrand -->