[论文解读] 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 25

一句话总结

本文提出了一种通用的 Fortran 公共块接口，用于在高能物理蒙特卡洛模拟中标准化矩阵元生成器（MEGs）与部分子簇射/强子化生成器（SHGs）之间的通信。该接口通过定义标准化的运行级和事件级数据结构，实现了模块化事件生成，支持多种过程、权重和色流，已在 Pythia 6.2 中实现，并可扩展至其他生成器。

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.

研究动机与目标

• 通过支持模块化、可重用组件的集成，应对蒙特卡洛事件生成器日益增长的复杂性。
• 通过标准化矩阵元生成器（MEGs）与簇射/强子化生成器（SHGs）之间的数据交换，提升互操作性。
• 通过一致地传递事件配置，支持用户自定义过程（例如稀有或复杂末态），实现一致的事件生成。
• 通过支持多种事件权重模型和过程混合策略，适应多样化的物理模拟需求。
• 提供一种通用、可扩展的框架，避免使用厂商特定或临时设计的接口，以促进长期可维护性。

提出的方法

• 定义两个主要的 Fortran 公共块：一个用于运行级配置（HEPRUP），另一个用于单个事件数据（HEPEUP）。
• 使用标准化的整数和实数参数编码束流、PDF、过程及事件级信息，包括粒子 ID、四维动量和色流。
• 引入状态码（ISTUP）以区分初态粒子、末态粒子和中间态粒子，特殊值用于指导簇射行为。
• 通过 ICOLUP(1,I) 和 ICOLUP(2,I) 标签支持色流，遵循夸克、反夸克和胶子的规则，以在部分子簇射中保持规范不变性。
• 通过 IDWTUP 控制事件权重的解释方式，支持接受-拒绝或混合型事件生成。
• 提供基于通用子程序 UPINIT 和 UPEVNT 在 Pythia 6.2 中的参考实现，用于连接 MEGs 与 SHGs。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种通用、可移植的接口，以实现独立矩阵元生成器与部分子簇射生成器之间的数据交换？
• RQ2 何种最小化、可扩展的数据结构足以在不同蒙特卡洛生成器中表示复杂的用户自定义过程？
• RQ3 事件权重、过程混合与接受-拒绝策略如何在不同生成器框架中统一编码与解释？
• RQ4 色流和粒子状态码在用户自定义过程中对保持规范不变性和正确簇射行为起到何种作用？
• RQ5 通过标准化的子程序调用和公共块约定，单一 MEG 接口在多大程度上可支持多个 SHGs？

主要发现

• 所提出的通用接口通过两个标准化的 Fortran 公共块（HEPRUP 用于运行级参数，HEPEUP 用于事件级数据）实现了 MEGs 与 SHGs 之间的无缝数据传输。
• 接口支持最多 100 种不同的子过程（MAXPUP=100），交叉截面和权重存储在 XSECUP 和 XERRUP 数组中，可用于接受-拒绝或混合型生成。
• 状态码（ISTUP）使 SHG 能够区分初态、末态和中间态粒子，其中 ISTUP=+2 可保留共振态（如顶夸克）的不变质量。
• 色流通过 ICOLUP(1,I) 和 ICOLUP(2,I) 编码，夸克仅具有色标签，反夸克仅具有反色标签，胶子同时具有两者，从而在非阿贝尔规范理论中实现正确的簇射。
• 通过 IDWTUP 支持多种权重模型，包括加权事件、未加权混合事件以及非相对论性运动学，其中 IDWTUP=+1 表示预加权事件。
• 基于 Pythia 6.2 中 UPINIT 和 UPEVNT 子程序的参考实现，证明了单一 MEG 接口可支持多个 SHGs，显著降低了集成复杂度。