[논문 리뷰] CalcHEP 3.2: MSSM, structure functions, event generation, batchs, and generation of matrix elements for other packages

A. Pukhov|arXiv (Cornell University)|2004. 12. 14.

Distributed and Parallel Computing Systems인용 수 46

한 줄 요약

이 논문은 고에너지 물리학을 위한 고급 계산 툴킷인 CalcHEP 3.2를 제시하며, 라그랑지안에서 물리적 관측량으로의 자동 전환을 자동화한다. 주요 향상 사항으로는 MSSM 및 SUGRA 모델 지원, PDFLIB 및 MRST/CTEQ 구조 함수 통합, PYTHIA를 통한 이벤트 생성, 배치 처리, 외부 패키지용 행렬 원소 코드 생성이 포함되어 있으며, 몬테카를로 시뮬레이션과 현상학적 분석을 크게 단순화한다.

ABSTRACT

CalcHEP is a package for computation of Feynman diagrams and integration over multi-particle phase space. The main idea prescribed into CalcHEP is to make available passing on from Lagrangians to the final distributions effectively with a high level of automation. This article presents new options of CalcHEP available in version 2.3. They are a) MSSM model with different SUGRA scenarios, b) interface with PDFLIB and implementation of new MRST/CTEQ structure functions, c) realization of approach to structure functions for models with diagonal CKM, d) generation of events and interface with PYTHIA, e) calculations in non-interactive (batch) regime, f)generation of code of different matrix elements for other programs, g) many new interface facilities.

연구 동기 및 목표

• 고에너지 물리학에서 라그랑지안에서 물리적 관측량을 자동으로 유도하는 것.
• CalcHEP의 기능을 최소 초대칭 표준모형(MSSM)과 다양한 SUGRA 시나리오로 확장하는 것.
• 최신 파arton 분포 함수(PDFs)를 PDFLIB 및 MRST/CTEQ 세트를 통해 통합하여 횡단단면 예측의 정밀도를 향상시키는 것.
• 고성능 컴퓨팅 환경을 위한 비상호작용(배치) 모드 실행을 가능하게 하는 것.
• 다른 시뮬레이션 패키지에서 사용할 수 있도록 행렬 원소 코드를 생성하여 상호운용성을 향상시키는 것.

제안 방법

• CalcHEP의 라그랑지안 기반 프레임워크 내에서 MSSM 및 SUGRA 모델을 구현하여 초위상 계산의 자동화를 가능하게 하는 것.
• 최신 전역 피팅된 파톤 분포 함수를 접근하고 활용하기 위해 PDFLIB와 통합하는 것.
• 대각선 CKM 행렬을 가진 모델에 대해 구조 함수 형식을 적응시켜 쿼크-항상성자 산란 모델링을 향상시키는 것.
• 파르톤 쇼어링 및 하드론화를 위해 PYTHIA와 연동된 이벤트 생성 루틴을 개발하는 것.
• 사용자 상호작용 없이 스크립트 기반으로 실행 가능한 자동화된 배치 처리 모드를 도입하는 것.
• 다른 몬테카를로 도구와 호환되는 형식으로 행렬 원소 코드를 내보내는 코드 생성 모듈을 설계하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 라그랑지안에서 초위상 계산의 자동화를 MSSM과 같은 초대칭 모델로 확장할 수 있는가?
• RQ2 MRST/CTEQ와 같은 최신 PDF 세트를 행렬 원소 계산에 통합할 경우 정밀도에 어떤 향상이 이루어지는가?
• RQ3 단일 계산 프레임워크 내에서 이벤트 생성과 파르톤 쇼어링을 얼마나 효과적으로 결합할 수 있는가?
• RQ4 대규모 고처리량 시뮬레이션을 지원하기 위해 배치 처리를 어떻게 구현할 수 있는가?
• RQ5 외부 시뮬레이션 패키지에서 사용 가능한 행렬 원소 코드 내보내기의 실현 가능성과 유용성은 어떠한가?

주요 결과

• CalcHEP 3.2는 다양한 SUGRA 시나리오를 포함한 MSSM을 성공적으로 지원하여 초대칭 모델에서의 초위상 계산을 자동화한다.
• PDFLIB 및 MRST/CTEQ 구조 함수 통합을 통해 정확하고 유연한 파톤 수준의 횡단단면 계산이 가능해졌다.
• 대각선 CKM 행렬을 가진 모델에 대해 구조 함수를 구현함으로써 쿼크-항항자 상호작용의 모델링이 향상되었다.
• PYTHIA 통합을 통한 이벤트 생성은 최종 상태 하드론과 검출기 수준의 관측량을 현실적으로 시뮬레이션할 수 있게 하였다.
• 배치 처리 모드를 통해 사용자 상호작용 없이도 자동으로 확장 가능한 시뮬레이션 실행이 가능해졌다.
• 행렬 원소 코드 생성 기능은 다른 몬테카를로 도구와의 상호운용성을 향상시켜 워크플로우의 유연성을 높였다.