[論文レビュー] Generic User Process Interface for Event Generators

E. Boos, M. Dobbs+16 more|ArXiv.org|Sep 9, 2001

Advanced Data Storage Technologies被引用数 25

ひとこと要約

この論文は、高エネルギー物理学のモンテカルロシミュレーションにおける行列要素生成子（MEGs）と部分素粒子シャワー／ハドロン化生成子（SHGs）の間で標準化された通信を実現する汎用的なフォルトラン共通ブロックインタフェースを提案する。モジュラーなイベント生成を可能にするために、ランレベルおよびイベントレベルのデータ構造を標準化し、複数のプロセス、重み、色フローをサポートする。実装はPythia 6.2で行われ、他の生成子への拡張性も有する。

ABSTRACT

Generic Fortran common blocks are presented for use by High Energy Physics event generators for the transfer of event configurations from parton level generators to showering and hadronization event generators.

研究の動機と目的

• モンテカルロイベント生成子の複雑化に対応し、モジュラーで再利用可能なコンponentの統合を可能にする。
• 行列要素生成子（MEGs）とシャワーリング／ハドロン化生成子（SHGs）間のデータ交換を標準化し、相互運用性を向上させる。
• ユーザー定義プロセス（例：希少または複雑な最終状態）を可能にするために、イベント設定の一貫した転送を実現する。
• 複数のイベント重みモデルおよびプロセスマキシング戦略をサポートし、多様な素粒子物理学シミュレーションに対応する。
• ベンダーロックインや一時的なインターフェースを避ける汎用的で拡張可能なフレームワークを提供し、長期的な保守性を促進する。

提案手法

• ランレベルの設定（HEPRUP）と個々のイベントデータ（HEPEUP）の2つの主要なフォルトラン共通ブロックを定義する。
• ビーム、PDF、プロセス、イベントレベルの情報を、粒子ID、4元運動量、色フローを含めて、標準化された整数および実数パラメータで符号化する。
• 初期状態粒子、最終状態粒子、中間状態を区別するステータスコード（ISTUP）を導入し、シャワーリング動作を誘導する特別な値を提供する。
• クォーク、反クォーク、グルーオンに対して色フローのルールに従い、ICOLUP(1,I) および ICOLUP(2,I) タグを用いて色フローを符号化し、ゲージ不変性を保存する。
• イベント重みの解釈を制御するための IDWTUP を定義し、受容・拒絶法または混合ベースのイベント生成を可能にする。
• MEGsとSHGsを接続するための汎用サブルーチン UPINIT および UPEVNT を使用した、Pythia 6.2における参照実装を提供する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 独立した行列要素生成子と部分素粒子シャワーリング生成子間でデータ交換を可能にするための、汎用的でポータブルなインターフェースをどのように設計できるか？
• RQ2 多様なモンテカルロ生成子間で複雑なユーザー定義プロセスを表現するのに十分な最小限で拡張可能なデータ構造は何か？
• RQ3 イベント重み、プロセスマキシング、受容・拒絶戦略を、異なる生成子フレームワーク間で一貫して符号化・解釈するにはどうすればよいか？
• RQ4 色フローと粒子ステータスコードは、ユーザー定義プロセスにおけるゲージ不変性と正しいシャワーリング動作を保つために果たす役割は何か？
• RQ5 1つのMEGインタフェースが、標準化されたサブルーチン呼び出しと共通ブロック規約を用いて、複数のSHGsをサポートできる範囲はどの程度か？

主な発見

• 提案された汎用インタフェースにより、HEPRUP（ランレベルパrameters）とHEPEUP（イベントレベルデータ）という2つの標準化されたフォルトラン共通ブロックを用いて、MEGsとSHGs間のシームレスなデータ転送が実現された。
• インタフェースは最大100の異なる部分過程（MAXPUP=100）をサポートし、断面積と重みはXSECUPおよびXERRUP配列に格納され、受容・拒絶法または混合ベースの生成に使用可能である。
• ステータスコード（ISTUP）により、SHGは初期状態粒子、最終状態粒子、中間状態を区別でき、ISTUP=+2 によりトップクォークのような共鳴状態のインヴァリアント質量が保存される。
• 色フローは ICOLUP(1,I) および ICOLUP(2,I) で符号化され、クォークは色タグのみ、反クォークは反色タグのみ、グルーオンは両方のタグを持つことで、非アーベルゲージ理論における正しいシャワーリングが可能になる。
• IDWTUP を用いて複数の重みモデルをサポートし、重み付きイベント、非重み付き混合、非相対論的運動論的状態を含む。IDWTUP=+1 は事前に重み付けされたイベントを示す。
• UPINIT および UPEVNT サブルーチンを用いた Pythia 6.2 における参照実装により、1つのMEGインタフェースが複数のSHGsをサポートできることを示し、統合の複雑さが低減された。