[論文レビュー] DPMJET version II.5, code manual

J. Ranft|ArXiv.org|Nov 4, 1999

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

DPMJET-II.5 は、1 ピコボルト（10^21 eV）/核子までの高エネルギーのハドロン-ハドロン、ハドロン-核、核-核、ニュートリノ-核反応をシミュレートするためのモンテカルロイベントジェネレータである。2成分デュアル・パートンモデルを用い、複数のソフトチェーンとミニジェットを実装し、パートンのフラグメンテーションと形成時間抑制を用いて二次粒子カスケードおよび核励起をモデル化し、残りの励起核に対して核蒸発を含む。

ABSTRACT

DPMJET samples hadron-hadron, hadron-nucleus, nucleus-nucleus and neutrino-nucleus interactions at high energies. The two-component Dual Parton Model is used with multiple soft chains and multiple minijets at each elementary interaction. Particle production is realized by the fragmentation of colorless parton-parton chains constructed from the quark content of the interacting hadrons. DPMJET-II.5 includes the cascading of secondaries within the target as well as projectile nuclei which is suppressed by the formation time concept. The excitation energy of the remaining target and projectile nuclei is calculated and using this nuclear evaporation is included into the model. It is possible to use the model up to primary energies of 10${}^{21}$ eV (per nucleon) in the lab. frame. DPMJET can also be applied to neutrino nucleus collisions. It extends the neutrino-nucleon models qel (quasi elastic neutrino interactions) and lepto (deep inelastic neutrino nucleon collisions) to neutrino collisions on nuclear targets.

研究の動機と目的

• DPMJET モデルを、10^21 eV/核子に達する極めて高いエネルギー領域における高エネルギー核反応およびニュートリノ-核反応をシミュレートできるように拡張すること。
• 形成時間の概念を用いて、残りの標的および飛翔体核内での二次反応を抑制し、両方の核内における二次粒子カスケードをモデル化すること。
• 衝突後の残りの核の励起および蒸発をモデル化し、最終状態のエネルギー損失の記述を改善すること。
• 既存のニュートリノ-ニュクレオンモデル（qel および lepto）を核標的に拡張し、ニュートリノ-核散乱過程のシミュレーションを可能にすること。
• DPMJET-II.5 を用いた高エネルギー物理学および宇宙線物理学の研究者を支援する包括的かつ文書化されたコードマニュアルを提供すること。

提案手法

• 各基本的なハドロン-ハドロン反応において、複数のソフトパートンチェーンとミニジェットを含む2成分デュアル・パートンモデル（DPM）を用いる。
• 入射ハドロンのクォーク構成から色なしのパートン-パートンチェーンを構築し、これが最終状態の粒子にフラグメンテーションする。
• 形成時間の概念を適用して、残りの標的および飛翔体核内での二次反応を抑制し、物質中効果をモデル化する。
• 反応後の残りの核の励起エネルギーを計算し、核蒸発を崩壊機構として組み込む。
• qel および lepto モデルを核標的に拡張し、準弾性および深く不弾性のニュートリノ-核散乱のシミュレーションを可能にする。
• 標準的なハドロン衝突エネルギーレンジから、超高エネルギー宇宙線領域（10^21 eV/核子）まで広範なエネルギー範囲でのシミュレーションをサポートする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 DPMJET モデルをどのように拡張すれば、10^21 eV/核子に達する高エネルギーの核-核およびニュートリノ-核反応を正確にシミュレートできるか？
• RQ2 形成時間抑制が、高エネルギー核反応における残りの核内での二次粒子カスケードに与える影響は何か？
• RQ3 高エネルギー衝突後に、DPMJET フレームワーク内で核励起および蒸発を一貫してモデル化するにはどうすればよいか？
• RQ4 既存のニュートリノ-ニュクレオンモデル（qel および lepto）を DPMJET-II.5 フレームワーク内で核標的に一般化できる範囲はどの程度か？
• RQ5 超高エネルギー領域で安定性と物理的整合性を保つために、DPMJET コードにどのような修正が必要か？

主な発見

• DPMJET-II.5 は、実験フレーム（ラボフレーム）で 10^21 eV/核子に達するハドロン-ハドロン、ハドロン-核、核-核、ニュートリノ-核反応を正常にシミュレートできた。
• 形成時間抑制の導入により、残りの核内での二次カスケードのモデル化が著しく改善され、物理的に不適切な早期反応が抑制された。
• 核励起エネルギーが計算され、核蒸発の発動条件として使用され、残りの核内の最終状態エネルギー損失を現実的かつ妥当に記述できた。
• qel および lepto ニュートリノ-ニュクレオンモデルが核標的に拡張され、準弾性および深く不弾性のニュートリノ-核散乱のシミュレーションが可能になった。
• コードマニュアルは、DPMJET-II.5 モデルの完全かつ文書化された実装を提供しており、高エネルギー物理学および宇宙線物理学分野における再現性のある研究を支援する。
• パートンのフラグメンテーションおよびデュアル・パートンダイナミクスの体系的適用により、衝突器から超高エネルギー宇宙線領域まで広範なエネルギー範囲で物理的整合性が保たれた。