[논문 리뷰] GRAPE-Dilepton (Version 1.1) A generator for dilepton production in ep collisions

K. Abe|arXiv (Cornell University)|2000. 12. 04.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 10인용 수 66

한 줄 요약

GRAPE-Dilepton (v1.1)는 정확한 트리 레벨 양전기적 행위 행렬 원소를 사용하여 ep 충돌에서 이론적 이론립 생성을 정밀하게 시뮬레이션하기 위한 몬테카를로 이벤트 생성기이다. γγ, γZ⁰, Z⁰Z⁰ 및 내부 전환 과정을 포함하며, Z⁰의 온쉘/오프쉘 생성을 고려하고, e±e± 최종 상태에서 완전한 간섭 효과를 제공한다. PYTHIA 및 SOPHIA 인터페이스를 통해 완전한 하드론 최종 상태를 지원한다.

ABSTRACT

Abstract GRAPE-Dilepton is a Monte Carlo event generator for dilepton production in ep collisions. The cross-section calculation is based on the exact matrix elements in the electroweak theory at tree level. The dilepton productions via γγ, γZ^0 , Z^0 Z^0collisions and via photon internal conversion are taken into account. In addition, the effects of the Z^0on/off-shell production are also included. The relevant Feynman amplitudes are generated by the automatic calculation system GRACE. The calcul... Title of program: GRAPE-Dilepton (v1.1) Catalogue Id: ADNR_v1_0 Nature of problem A precise estimation of the cross-section of the electroweak dilepton production in ep collisions is required in various physics analyses, where 8~48 Feynman diagrams can contribute. Versions of this program held in the CPC repository in Mendeley Data ADNR_v1_0; GRAPE-Dilepton (v1.1); 10.1016/S0010-4655(00)00246-0 This program has been imported from the CPC Program Library held at Queen's University Belfast (1969-2019)

연구 동기 및 목표

• 두 광자 베티-헤이틀러 근사 이외의 정밀한 ep 충돌에서 이론립 생성을 위한 몬테카를로 생성기를 제공하기 위해.
• 모든 관련 전기약력 과정을 포함하기 위해: γγ, γZ⁰, Z⁰Z⁰ 및 내부 전환(CO) 도형.
• 이전 생성기인 LPAIR 및 EPVEC에서 누락된 e±e± 최종 상태에서의 간섭 효과를 고려하기 위해.
• 탄성, 준탄성 및 깊은 비탄성 산란(DIS) 채널을 통해 양성자 접합부의 전체 운동량 영역을 커버하기 위해.
• 초기 및 최종 상태 복사(ISR/FSR)의 정확한 시뮬레이션을 가능하게 하고, 완전한 이벤트 생성을 위한 PYTHIA 및 SOPHIA 인터페이스를 제공하기 위해.

제안 방법

• 모든 관련 전기약력 도형에 대해 정확한 트리 레벨 스핀 앙금을 생성하기 위해 GRACE 자동 앙금 계산 시스템을 사용한다.
• 양성자 접합부 운동량 영역을 세 영역으로 나눈다: 탄성(Mhad = Mp), 준탄성(Q²p < Q²min 또는 Mp + Mπ⁰ < Mhad < Mcut), DIS(Q²p > Q²min 및 Mhad > Mcut).
• 탄성 과정에서 양성자 접합부에 듀얼 폼 요소를 적용하고, 준탄성 과정에서는 실험적 γ*p 단면적 데이터를 바탕으로 Brasse 등(2000년 이하, Mhad < 2 GeV), ALLM97(2 GeV 이상)을 사용해 하드론 텐서를 매개변수화한다.
• DIS에서는 PDFLIB를 사용해 Q²p에 따른 쿼크 밀도를 계산하고, PYTHIA를 사용해 잔여 양성자 및 하드론화를 처리한다.
• ISR 및 FSR는 구조 함수 및 파arton 쇼워 방법을 사용해 구현한다.
• 이론립 질량, 최종 상태 레프톤 운동량, 검출기 유사 수용성 등의 사용자 정의 컷을 입력 카드를 통해 지원한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 γZ⁰ 및 Z⁰Z⁰ 기여는 두 광자 과정에 비해 ep 충돌에서 이론립 단면적에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 낮은 진동 질량에서 내부 전환(CO) 도형은 이론립 생성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 e±e± 최종 상태에서의 간섭 효과는 총 단면적 및 운동량 분포에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 고질량 영역에서 Z⁰ 온쉘 및 오프쉘 생성 기여는 어느 정도인가?
• RQ5 탄성, 준탄성, DIS를 포함한 양성자 접합부의 전체 운동량 영역은 일관된 앙금 및 하드론 최종 상태를 갖는 모델링이 얼마나 정확하게 가능할까?

주요 결과

• 생성기는 γγ, γZ⁰, Z⁰Z⁰ 및 내부 전환을 포함한 모든 트리 레벨 전기약력 도형을 포함하며, e±e± 최종 상태에서 완전한 간섭 효과를 제공한다.
• Z⁰의 온쉘/오프쉘 생성은 정확하게 모델링되었으며, 고질량 영역에서 상당한 기여를 한다.
• 탄성 양성자 접합부에 대해 듀얼 폼 요소 GpE(Q²p) = (1 + Q²p/0.71 GeV²)⁻² 를 사용하여 저Q²p 영역의 정확한 행동을 보장한다.
• 준탄성 과정에서는 Brasse 등(2000년 이하, Mhad < 2 GeV) 및 ALLM97(2 GeV 이상)을 사용해 하드론 텐서를 매개변수화하였으며, 이는 실험적 γ*p 단면적 데이터를 기반으로 한다.
• DIS 영역은 PDFLIB 및 PYTHIA를 사용해 시뮬레이션되었으며, u ≳ 25 GeV²에서 유효하다. 여기서 u는 u채널 쿼크의 가상성이다.
• 이벤트 생성은 1초당 약 1ms에 이르며, 단면적 통합에는 약 1시간이 소요되어 정밀 연구에 효율적으로 활용 가능하다.