Update to pythi8.170
[u/mrichter/AliRoot.git] / PYTHIA8 / pythia8170 / xmldoc / QCDProcesses.xml
1 <chapter name="QCD Processes">
2
3 <h2>QCD Processes</h2>
4
5 This section is subdivided into soft and hard QCD processes, with
6 open charm and bottom production set aside as a special part of the
7 latter, and three-jet topologies as a special subset. Kindly note 
8 that there is a considerable amount of overlap between the soft and
9 hard process classes, so that you are likely to doublecount 
10 if you include both in a run.
11
12 <h3>Soft QCD processes</h3>
13
14 As a rule, the processes in this class should not be mixed with
15 the simulation of other processes. All by themselves, they are
16 intended to represent the total cross section of hadron collisions,
17 with the exception of the "rare processes" that one wishes to study
18 separately. In particular, jet physics at all scales occurs as part 
19 of the minimum-bias description. 
20
21 <p/>
22 We here use the "minimum bias" expression as a shorthand for 
23 inelastic, nondiffractive events. Strictly speaking, "minimum bias" 
24 represents an experimental procedure of accepting "everything", with 
25 some non-universal cuts to exclude elastic and diffractive topologies. 
26 In practice, the experimental mimimum-bias sample may then contain
27 some contamination of what is in PYTHIA classified as diffractive,
28 especially (high-mass) double diffractive. 
29
30 <p/>
31 Some options to modify these cross sections are found on the
32 <aloc href="TotalCrossSections">Total Cross Sections</aloc> page.  
33
34 <flag name="SoftQCD:all" default="off">
35 Common switch for the group of all soft QCD processes, 
36 as listed separately in the following.
37 </flag>
38
39 <flag name="SoftQCD:minBias" default="off">
40 Minimum-bias events, based on an <aloc href="MultipartonInteractions">
41 eikonalized description</aloc> of all the hard QCD processes, so 
42 includes them in combinationation with low-<ei>pT</ei> events. 
43 Code 101.<br/>
44 Since the current description is handled by the multiparton-interactions 
45 machinery as part of the parton-level processing, no hard process at 
46 all is defined at the process-level part of the event generation.
47 Fortunately, in this case a special
48 <code><aloc href="EventInformation">codeSub()</aloc></code> 
49 method provides information on the first, i.e. hardest, subprocess 
50 selected by the multiparton-interactions machinery.
51
52 </flag>
53
54 <flag name="SoftQCD:elastic" default="off">
55 Elastic scattering <ei>A B -> A B</ei>.
56 Code 102. It is possible to include <aloc href="TotalCrossSections">
57 Coulomb corrections</aloc>, but by default this is off.
58 </flag>
59
60 <flag name="SoftQCD:singleDiffractive" default="off">
61 Single diffractive scattering <ei>A B -> X B</ei> and 
62 <ei>A B -> A X</ei>. See page on <aloc href="Diffraction">
63 Diffraction</aloc> for details. Codes 103 and 104.
64 </flag>
65
66 <flag name="SoftQCD:doubleDiffractive" default="off">
67 Double diffractive scattering <ei>A B -> X_1 X_2</ei>.
68 See page on <aloc href="Diffraction">Diffraction</aloc>
69 for details. Code 105.
70 </flag>
71
72 <flag name="SoftQCD:centralDiffractive" default="off">
73 Central diffractive scattering <ei>A B -> A X B</ei> 
74 (a.k.a. double-Pomeron exchange, DPE). See pages on 
75 <aloc href="TotalCrossSections">Total Cross Sections</aloc>
76 and on <aloc href="Diffraction">Diffraction</aloc> for details. 
77 In particular note the <code>SigmaTotal:zeroAXB</code> flag,
78 which is off in most tunes, and that therefore would need to 
79 be reset to on after the selection of a tune (even the default one). 
80 Code 106.
81 </flag>
82
83 <h3>Hard QCD processes</h3>
84
85 This group contains the processes for QCD jet production above
86 some minimum <ei>pT</ei> threshold. The <ei>pT_min</ei> cut cannot be put 
87 too low, or else unreasonably large jet cross sections will be obtained.
88 This is because the divergent perturbative QCD cross section is used
89 in this process group, without any regularization modifications. 
90 An eikonalized description, intended to be valid at all <ei>pT</ei>,
91 is instead included as part of the multiparton-interactions framework, 
92 specifically in <code>SoftQCD:minBias</code> above.
93 <note>Warning 1</note>: you <b>must</b> remember to set the 
94 <code>PhaseSpace:pTHatMin</code> value if you use any of these 
95 processes; there is no sensible default.
96 <note>Warning 2</note>: you <b>must not</b> mix processes from the 
97 <code>SoftQCD</code> and <code>HardQCD</code> process groups, since
98 this is likely to lead to doublecounting. 
99   
100 <flag name="HardQCD:all" default="off">
101 Common switch for the group of all hard QCD processes, 
102 as listed separately in the following.
103 </flag>
104
105 <flag name="HardQCD:gg2gg" default="off">
106 Scatterings <ei>g g -> g g</ei>.
107 Code 111.
108 </flag>
109
110 <flag name="HardQCD:gg2qqbar" default="off">
111 Scatterings <ei>g g -> q qbar</ei>, where <ei>q</ei> by default
112 is a light quark (<ei>u, d, s</ei>) (see below).
113 Code 112.
114 </flag>
115
116 <flag name="HardQCD:qg2qg" default="off">
117 Scatterings <ei>q g -> q g</ei> and <ei>qbar g -> qbar g</ei>.
118 Code 113.
119 </flag>
120
121 <flag name="HardQCD:qq2qq" default="off">
122 Scatterings <ei>q q' -> q q'</ei>, <ei>q qbar' -> q qbar'</ei>, 
123 <ei>qbar qbar' -> qbar qbar'</ei>, where <ei>q'</ei> and <ei>q</ei> 
124 may agree, but the outgoing flavours equals the incoming ones 
125 Code 114.
126 </flag>
127
128 <flag name="HardQCD:qqbar2gg" default="off">
129 Scatterings <ei>q qbar -> g g</ei>. 
130 Code 115.
131 </flag>
132
133 <flag name="HardQCD:qqbar2qqbarNew" default="off">
134 Scatterings <ei>q qbar -> q' qbar'</ei>, where <ei>q'</ei> 
135 by default is a light quark (<ei>u, d, s</ei>) (see below). 
136 Code 116.
137 </flag>
138
139 <modeopen name="HardQCD:nQuarkNew" default="3" min="0" max="5">
140 Number of allowed outgoing new quark flavours in the above 
141 <ei>g g -> q qbar</ei> and <ei>q qbar -> q' qbar'</ei> processes, 
142 where quarks are treated as massless in the matrix-element expressions 
143 (but correctly in the phase space). It is thus assumed that <ei>c cbar</ei> 
144 and <ei>b bbar</ei> are added separately with masses taken into account,
145 using the processes below. A change to 4 would also include <ei>c cbar</ei> 
146 in the massless approximation, etc. In order to avoid doublecounting
147 the processes below should then not be used simultaneously.
148 </modeopen>
149
150 <h3>Hard QCD processes: heavy-flavour subset</h3>
151
152 These processes form a natural part of the above class, but can
153 also be generated separately. Formally the heavy-quark mass makes
154 these matrix elements finite in the <ei>pT -> 0</ei> limit, but at
155 high energies one may still question the validity of the expressions
156 at low <ei>pT</ei> values, like for the other hard-QCD processes.
157 Also as above, an eikonalized description, intended to be valid at all 
158 <ei>pT</ei>, is included as part of the multiparton-interactions framework. 
159 <br/>Note that the processes below only represent the "tip of the iceberg"
160 of charm and bottom production at high energies, where flavour excitation
161 and shower branchings provide major additional sources. All these sources
162 come together in the descriptions offered by <code>SoftQCD:minBias</code>
163 and <code>HardQCD:all</code>.
164
165 <flag name="HardQCD:gg2ccbar" default="off">
166 Scatterings <ei>g g -> c cbar</ei>. 
167 Code 121.
168 </flag>
169
170 <flag name="HardQCD:qqbar2ccbar" default="off">
171 Scatterings <ei>q qbar -> c cbar</ei>. 
172 Code 122.
173 </flag>
174
175 <flag name="HardQCD:gg2bbbar" default="off">
176 Scatterings <ei>g g -> b bbar</ei>. 
177 Code 123.
178 </flag>
179
180 <flag name="HardQCD:qqbar2bbbar" default="off">
181 Scatterings <ei>q qbar -> b bbar</ei>. 
182 Code 124.
183 </flag>
184
185 <h3>Hard QCD three-parton processes</h3>
186
187 Three-parton final states are generated by showers off two-parton
188 processes. Topologies then cannot be specified beforehand, beyond
189 what is provided by the two-parton hard process. For some checks 
190 it may be convenient to have access to the dedicated three-parton
191 final states, which is what this set of processes allows. 
192 Cross sections have been taken from <ref>Ber81</ref>.
193 <br/>Note that the processes in this section are  <it>not</it> 
194 affected by the <code>HardQCD:all</code> switch. In fact, it would 
195 be doublecounting to include both the <code>HardQCD:all</code> and 
196 the <code>HardQCD:3parton</code> processes in a run or study.
197 <br/><b>Warning:</b> this section is still incomplete, e.g. the 
198 selection of colour flow is very simple, and so it should only
199 be used with caution. 
200   
201 <flag name="HardQCD:3parton" default="off">
202 Common switch for the group of all hard QCD processes with three
203 partons in the final state, as listed separately in the following.
204 </flag>
205
206 <flag name="HardQCD:gg2ggg" default="off">
207 Scatterings <ei>g g -> g g g</ei>. 
208 Code 131.
209 </flag>
210
211 <flag name="HardQCD:qqbar2ggg" default="off">
212 Scatterings <ei>q qbar -> g g g</ei>. 
213 Code 132.
214 </flag>
215
216 <flag name="HardQCD:qg2qgg" default="off">
217 Scatterings <ei>q g -> q g g</ei> and <ei>qbar g -> qbar g g</ei>.
218 Code 133.
219 </flag>
220
221 <flag name="HardQCD:qq2qqgDiff" default="off">
222 Scatterings <ei>q q' -> q q' g</ei>, <ei>q qbar' -> q qbar' g</ei>, 
223 and <ei>qbar qbar' -> qbar qbar' g</ei>.
224 Code 134.
225 </flag>
226
227 <flag name="HardQCD:qq2qqgSame" default="off">
228 Scatterings <ei>q q -> q q g</ei> and
229 <ei>qbar qbar -> qbar qbar g</ei>
230 (<ei>q qbar -> q qbar g</ei> scatterings are considered separately
231 below, see <code>HardQCD:qqbar2qqbargSame</code>).
232 Code 135.
233 </flag>
234
235 <flag name="HardQCD:qqbar2qqbargDiff" default="off">
236 Scatterings <ei>q qbar -> q' qbar' g</ei>, where <ei>q'</ei> 
237 by default is a light quark (<ei>u, d, s</ei>)
238 (see <code>HardQCD:nQuarkNew</code> above).
239 Code 136.
240 </flag>
241
242 <flag name="HardQCD:qqbar2qqbargSame" default="off">
243 Scatterings <ei>q qbar -> q qbar g</ei>.
244 Code 137.
245 </flag>
246
247 <flag name="HardQCD:gg2qqbarg" default="off">
248 Scatterings <ei>g g -> q qbar g</ei>, where <ei>q</ei> by
249 default is a light quark (<ei>u, d, s</ei>)
250 (see <code>HardQCD:nQuarkNew</code> above).
251 Code 138.
252 </flag>
253
254 <flag name="HardQCD:qg2qqqbarDiff" default="off">
255 Scatterings <ei>q g -> q q' qbar'</ei> and
256 <ei>qbar g -> qbar qbar' q'</ei>, where <ei>q'</ei>
257 by default is a light quark (<ei>u, d, s</ei>)
258 (see <code>HardQCD:nQuarkNew</code> above).
259 Code 139.
260 </flag>
261
262 <flag name="HardQCD:qg2qqqbarSame" default="off">
263 Scatterings <ei>q g -> q q qbar</ei> and
264 <ei>qbar g -> qbar qbar q</ei>.
265 Code 140.
266 </flag>
267
268
269 </chapter>
270
271 <!-- Copyright (C) 2012 Torbjorn Sjostrand -->
272