[论文解读] Rivet, RivetHZTool and HERA - A validation effort for coding HERA measurements for Rivet

M. I. Abdulhamid, Andrea Achilleos+34 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2021

Particle Detector Development and Performance被引用 1

一句话总结

本文系统性地将H1和ZEUS实验的19项HERA测量结果重新实现到现代高能物理分析框架Rivet中。通过使用RivetHZTool进行验证，并借助RAPGAP和HERWIG7等蒙特卡罗生成器，团队成功重写了遗留的HERA结果，修正了HEPData中的不一致之处，确保了这些测量结果在未来与理论预测和事件生成器对比时的长期可访问性。

ABSTRACT

During the DESY summer student program 2021, young scientists from more than 13 different countries worked together, connecting from remote, to provide computer codes within the Rivet framework for 19 HERA measurements. Most of these measurements were originally available within the HZTool package, but no longer accessible for modern analysis packages such as Rivet. The temporary RivetHZTool interface was used to validate most of the new Rivet plugins.

研究动机与目标

• 将H1和ZEUS实验的遗留HERA测量结果保存并现代化，以适用于当前的计算框架。
• 解决HERA出版物中使用的过时HZTool代码和蒙特卡罗生成器导致的原始代码不可访问问题。
• 通过RivetHZTool接口验证新编写的Rivet插件，确保其与历史结果的一致性。
• 通过与H1和ZEUS合作团队协作，识别并解决HEPData条目中的不一致之处，提升数据质量。
• 通过将分析逻辑直接嵌入Rivet框架，实现未来现代事件生成器与HERA实验数据的对比。

提出的方法

• 团队使用现代C++和基于Python的工具，将19项HERA分析直接重新实现到Rivet框架中。
• RivetHZTool用作验证接口，调用遗留的HZTool Fortran代码，以比较新Rivet插件与历史结果的一致性。
• 使用蒙特卡罗事件生成器RAPGAP（采用CTEQ6L1和HERAPDF2.0 PDF）和ARIADNE模拟部分子喷注效应。
• 使用HERWIG7.2对一项分析进行测试，以评估替代喷注模型和截面预测的差异。
• 对HEPData进行了审计和修正，针对数据点不完整或缺失的情况，获得了H1和ZEUS合作团队代表的输入。
• 整个项目通过一个涵盖13+个国家的完全远程DESY暑期学生项目协调完成，包括每日虚拟会议和代码审查。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以在不依赖过时的HZTool或HBOOK的情况下，准确地将遗留HERA测量结果重新编码到现代Rivet框架中？
• RQ2 当使用相同的蒙特卡罗生成器和PDF时，Rivet插件的输出与历史HZTool结果的一致性程度如何？
• RQ3 如何通过与原始实验团队的合作，识别并修正HERA测量HEPData条目中的不一致之处？
• RQ4 不同部分子喷注模型（如DGLAP与颜色二极子模型）对HERA动量空间中事件形状和截面预测的影响如何？
• RQ5 RivetHZTool接口能否作为连接遗留与现代分析框架的可靠验证桥梁？

主要发现

• 成功将H1和ZEUS的19项HERA测量结果重新编码到Rivet框架中，实现了对历史数据的现代分析。
• 通过RivetHZTool验证确认，新Rivet插件与遗留HZTool结果在统计不确定性范围内一致，尤其在τc和ρ0等分布上表现良好。
• 识别并修正了HEPData条目中的不一致之处，包括缺失或不完整的数据点，最终数据已获得H1和ZEUS合作团队的批准。
• 使用RAPGAP结合HERAPDF2.0和CTEQ6L1 PDF时，在多个事件形状和截面可观测量上产生了稳定一致的预测结果。
• 引入ARIADNE的颜色二极子模型在喷注质量分布上显示出与DGLAP基线喷注模型的显著差异，凸显了预测结果对模型选择的依赖性。
• 远程暑期学生项目成功交付了一套可持续、可重用且经过验证的Rivet插件，确保了HERA结果在未来研究中的长期可访问性。