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1 <html>
2 <head>
3 <title>Electroweak Processes</title>
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6 </head>
7 <body>
8
9 <h2>Electroweak Processes</h2>
10
11 This page contains processes involving Prompt-photon, <i>gamma^*/Z^0</i> 
12 and <i>W^+-</i> production, plus a few with <i>t</i>-channel boson 
13 exchange. 
14
15 <h3>Prompt photon processes</h3>
16
17 This group collects the processes where one or two photons are
18 produced by the hard process. Additional sources of photons 
19 include parton showers and hadron decays. A <i>pT</i> cut
20 is required to stay away from the unphysical low-<i>pT</i> region.
21 An eikonalized description, intended to be valid at all <i>pT</i>,
22 is included as part of the multiparton-interactions framework.
23
24 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:all &nbsp;</strong> 
25  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
26 Common switch for the group of all prompt photon processes, 
27 as listed separately in the following.
28   
29
30 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:qg2qgamma &nbsp;</strong> 
31  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
32 Scattering <i>q g -> q gamma</i>.
33 Code 201.
34   
35
36 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:qqbar2ggamma &nbsp;</strong> 
37  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
38 Scattering <i>q qbar -> g gamma</i>.
39 Code 202.
40   
41
42 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:gg2ggamma &nbsp;</strong> 
43  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
44 Scattering <i>g g -> g gamma</i>.
45 <br/><b>Note:</b> This is a box graph. The full quark-mass dependence 
46 in the loop leads to very complicated expressions. The current 
47 implementation is based on assuming five massless quarks (see below), 
48 and thus is questionable at small (<i>pT &lt; m_b</i>) or large 
49 (<i>pT > m_t</i>) transverse momenta.
50 Code 203.
51   
52
53 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:ffbar2gammagamma &nbsp;</strong> 
54  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
55 Scattering <i>q qbar -> gamma gamma</i>.
56 Code 204.
57   
58
59 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:gg2gammagamma &nbsp;</strong> 
60  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
61 Scattering <i>g g -> gamma gamma</i>.
62 <br/><b>Note:</b> This is a box graph. The full quark-mass dependence 
63 in the loop leads to very complicated expressions. The current 
64 implementation is based on assuming five massless quarks (see below), 
65 and thus is questionable at small (<i>pT &lt; m_b</i>) or large 
66 (<i>pT > m_t</i>) transverse momenta.
67 Code 205.
68   
69
70 <p/><code>mode&nbsp; </code><strong> PromptPhoton:nQuarkLoop &nbsp;</strong> 
71  (<code>default = <strong>5</strong></code>; <code>minimum = 3</code>; <code>maximum = 6</code>)<br/>
72 Number of quark flavours included in the box graphs resposible for 
73 <i>g g -> g gamma</i> and <i>g g-> gamma gamma</i> processes.
74 Owing to the complexity if the massive expressions, quarks are treated 
75 as massless. The default value should be applicable in the range of 
76 transverse momenta above the <i>b</i> mass but below the <i>t</i> one.
77   
78
79 <h3>Weak boson processes</h3>
80
81 Under this heading we group processes involving the production
82 of a single electroweak gauge boson, i.e. a <i>gamma^*/Z^0</i>
83 or a <i>W^+-</i>, or a pair of them, or one of them in 
84 combination with a parton. Since the three sets are partly 
85 conflicting, each is associated with its own group flag.
86 In addition, <i>t</i>-channel exchange of such a boson 
87 between two fermions form a separate group.
88
89 <p/>
90 There is one flag that can be used to influence the <i>gamma^*/Z^0</i>
91 structure in all the processes below where it is produced, unless 
92 otherwise stated. 
93 <p/><code>mode&nbsp; </code><strong> WeakZ0:gmZmode &nbsp;</strong> 
94  (<code>default = <strong>0</strong></code>; <code>minimum = 0</code>; <code>maximum = 2</code>)<br/>
95 Choice of full <i>gamma^*/Z^0</i> structure or not in relevant 
96 processes.
97 <br/><code>option </code><strong> 0</strong> : full <i>gamma^*/Z^0</i> structure,
98 with interference included.  
99 <br/><code>option </code><strong> 1</strong> : only pure <i>gamma^*</i> contribution.  
100 <br/><code>option </code><strong> 2</strong> : only pure <i>Z^0</i> contribution.  
101 <br/><b>Note</b>: irrespective of the option used, the particle produced 
102 will always be assigned code 23 for <i>Z^0</i>, and open decay channels
103 is purely dictated by what is set for the <i>Z^0</i>. 
104   
105
106 <h4>Boson exchange</h4>
107
108 The two processes in this subgroup is included as part of the 
109 multiparton-interactions framework.
110
111 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonExchange:all &nbsp;</strong> 
112  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
113 Common switch for the group of <i>gamma^*/Z^0</i>
114 or <i>W^+-</i> exchange between two fermions.
115   
116
117 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonExchange:ff2ff(t:gmZ) &nbsp;</strong> 
118  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
119 Scattering <i>f f' -> f f'</i> via </i>gamma^*/Z^0</i>
120 <i>t</i>-channel exchange, with full interference
121 between the <i>gamma^*</i> and <i>Z^0</i>.
122 Code 211.
123   
124
125 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonExchange:ff2ff(t:W) &nbsp;</strong> 
126  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
127 Scattering <i>f_1 f_2 -> f_3 f_4</i> via </i>W^+-</i>
128 <i>t</i>-channel exchange.
129 Code 212.
130   
131
132 <h4>Single boson</h4>
133
134 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakSingleBoson:all &nbsp;</strong> 
135  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
136 Common switch for the group of a single <i>gamma^*/Z^0</i>
137 or <i>W^+-</i> production.
138   
139
140 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakSingleBoson:ffbar2gmZ &nbsp;</strong> 
141  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
142 Scattering <i>f fbar -> gamma^*/Z^0</i>, with full interference
143 between the <i>gamma^*</i> and <i>Z^0</i>.
144 Code 221.
145   
146
147 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakSingleBoson:ffbar2W &nbsp;</strong> 
148  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
149 Scattering <i>f fbar' -> W^+-</i>.
150 Code 222.
151   
152
153 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakSingleBoson:ffbar2ffbar(s:gm) &nbsp;</strong> 
154  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
155 Scattering <i>f fbar -> gamma^* -> f' fbar'</i>. Subset of 
156 process 221, but written as a <i>2 -> 2</i> process, so that 
157 <i>pT</i> can be used as ordering variable, e.g. in multiparton 
158 interactions. Hardcoded for the final state being either of the 
159 five quark flavours or three lepton ones. Not included in the 
160 <code>WeakSingleBoson:all</code> set, but included in the 
161 multiparton-interactions framework. 
162 Code 223.
163   
164
165 <h4>Boson pair</h4>
166
167 Note that, in the decay of the two vector bosons produced by an 
168 <i>f fbar -> V V</i> process, the full four-fermion correlations 
169 from the leading-order <i>f fbar -> V V -> 4f</i> matrix elements 
170 are included [<a href="Bibliography.html" target="page">Gun86</a>] (with some extensions by the authors).
171 The matrix elements are provided in the double-resonant approach, i.e. 
172 excludes graph like <i>f fbar -> V -> f fbar -> f fbar V -> 4f</i>.
173
174 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakDoubleBoson:all &nbsp;</strong> 
175  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
176 Common switch for the group of pair production of <i>gamma^*/Z^0</i>
177 and <i>W^+-</i>.
178   
179  
180 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakDoubleBoson:ffbar2gmZgmZ &nbsp;</strong> 
181  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
182 Scattering <i>f fbar' -> gamma^*/Z^0 gamma^*/Z^0</i>. 
183 Code 231.
184   
185
186 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakDoubleBoson:ffbar2ZW &nbsp;</strong> 
187  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
188 Scattering <i>f fbar' -> Z^0 W^+-</i>. Note that here the 
189 <i>gamma^*</i> contribution is not (currently) included.
190 Code 232.
191   
192  
193 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakDoubleBoson:ffbar2WW &nbsp;</strong> 
194  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
195 Scattering <i>f fbar -> W^+ W^-</i>.
196 Code 233.
197   
198
199 <h4>Boson and parton</h4>
200
201 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:all &nbsp;</strong> 
202  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
203 Common switch for the group of production of a single electroweak 
204 gauge boson, i.e. a <i>gamma^*/Z^0</i> or a <i>W^+-</i>, in 
205 association with a parton, i.e. a quark, gluon, photon or lepton.
206 These processes give first-order corrections to the ones in the
207 <code>WeakSingleBoson</code> class, and both sets cannot be used
208 simultaneously without unphysical doublecounting. The current class
209 should only be used to study the high-<i>pT</i> tail of the 
210 gauge-boson production processes (for LHC applications at least
211 <i>pT</i> > 20 GeV), while the ones in <code>WeakSingleBoson</code> 
212 should be used for inclusive production.
213   
214  
215 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:qqbar2gmZg &nbsp;</strong> 
216  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
217 Scattering <i>q qbar -> gamma^*/Z^0 g</i>.
218 Code 241.
219   
220  
221 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:qg2gmZq &nbsp;</strong> 
222  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
223 Scattering <i>q g -> gamma^*/Z^0 q </i>.
224 Code 242.
225   
226  
227 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:ffbar2gmZgm &nbsp;</strong> 
228  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
229 Scattering <i>f fbar -> gamma^*/Z^0 gamma</i>.
230 Code 243.
231   
232  
233 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:fgm2gmZf &nbsp;</strong> 
234  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
235 Scattering <i>f gamma ->  gamma^*/Z^0 f</i>.
236 Code 244.
237   
238  
239 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:qqbar2Wg &nbsp;</strong> 
240  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
241 Scattering <i>q qbar -> W^+- g</i>.
242 Code 251.
243   
244  
245 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:qg2Wq &nbsp;</strong> 
246  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
247 Scattering <i>q g -> W^+- q</i>.
248 Code 252.
249   
250  
251 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:ffbar2Wgm &nbsp;</strong> 
252  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
253 Scattering <i>f fbar -> W^+- gamma</i>.
254 Code 253.
255   
256  
257 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> WeakBosonAndParton:fgm2Wf &nbsp;</strong> 
258  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
259 Scattering <i>f gamma -> W^+- f</i>.
260 Code 254.
261   
262
263 <h3> Photon Collision Processes</h3>
264
265 A few electroweak two-photon production processes are available.
266 To use them, photon PDFs have to be defined for the incoming
267 beam particles. For proton beams an appropriate set would be
268 MRST QED 2004 [<a href="Bibliography.html" target="page">Mar05</a>], available in the LHAPDF library.
269
270 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:all &nbsp;</strong> 
271  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
272 Common switch for the group of six processes presented below.
273   
274
275 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:gmgm2qqbar &nbsp;</strong> 
276  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
277 Scatterings <i>gamma gamma -> q qbar</i>, where <i>q</i> 
278 is a light quark (<i>u, d, s</i>) .
279 Code 261.
280   
281
282 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:gmgm2ccbar &nbsp;</strong> 
283  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
284 Scattering <i>gamma gamma -> c cbar</i>.
285 Code 262.
286   
287
288 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:gmgm2bbbar &nbsp;</strong> 
289  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
290 Scattering <i>gamma gamma -> b bbar</i>.
291 Code 263.
292   
293
294 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:gmgm2ee &nbsp;</strong> 
295  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
296 Scattering <i>gamma gamma -> e+ e-</i>.
297 Code 264.
298   
299
300 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:gmgm2mumu &nbsp;</strong> 
301  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
302 Scattering <i>gamma gamma -> mu+ mu-</i>.
303 Code 265.
304   
305
306 <p/><code>flag&nbsp; </code><strong> PhotonCollision:gmgm2tautau &nbsp;</strong> 
307  (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
308 Scattering <i>gamma gamma -> tau+ tau-</i>.
309 Code 266.
310   
311
312 </body>
313 </html>
314
315 <!-- Copyright (C) 2012 Torbjorn Sjostrand -->
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