Генераторы событий - это программные библиотеки, которые генерируют смоделированные события физики частиц высоких энергий . [1] [2] Они случайным образом генерируют события, такие как те, что были созданы в ускорителях частиц , в экспериментах на коллайдерах или в ранней Вселенной. События бывают разных типов, называемых процессами, как описано в статье Автоматический расчет взаимодействия или распада частиц .
Несмотря на простую структуру описания процессов столкновения и распада события на трехуровневой теории возмущений квантовой теории поля , наблюдаемый высокоэнергетический процесс обычно содержит значительное количество модификаций, таких как фотонное и глюонное тормозное излучение или поправки к петлевой диаграмме , которые обычно слишком сложен, чтобы его можно было легко оценить в реальных расчетах непосредственно на схематическом уровне. Кроме того, непертурбативный характер связанных состояний КХД заставляет включать информацию, которая находится далеко за пределами досягаемости пертурбативной квантовой теории поля, а также за пределами нынешних возможностей вычислений в решеточная КХД . А в столкновительных системах, более сложных, чем несколько лептонов и адронов (например, столкновения тяжелых ионов), коллективное поведение системы будет включать феноменологическое описание, которое также нелегко получить из фундаментальной теории поля с помощью простых вычислений.
Использование в симуляциях [ править ]
Как было сказано выше, экспериментальная калибровка включает процессы, которые обычно слишком сложны, чтобы их можно было легко оценить непосредственно в расчетах, поэтому любое реалистичное испытание физического процесса в эксперименте с ускорителем частиц , следовательно, требует адекватного включения этих сложных поведений, окружающих фактическое процесс. Исходя из того факта, что в большинстве процессов возможна факторизация всего процесса на отдельные задачи (что означает незначительный эффект от вмешательства ), эти отдельные процессы рассчитываются отдельно, а вероятностное ветвление между ними выполняется с использованием методов Монте-Карло .
Частицы в конечном состоянии, генерируемые генераторами событий, могут подаваться в моделирование детектора, что позволяет точно предсказывать и проверять всю систему экспериментальной установки. Однако, поскольку моделирование детектора обычно представляет собой сложную и дорогостоящую в вычислительном отношении задачу, простые методы анализа событий также выполняются непосредственно на результатах генератора событий.
Существуют некоторые автоматические программные пакеты, которые помогают создавать генераторы событий и иногда рассматриваются как генераторы генераторов событий или мета-генераторы .
Отчасти по историческим причинам большинство генераторов событий написано на FORTRAN 77 , и несколько генераторов C ++ постепенно появляются в последние годы. Группа данных о частицах поддерживает стандарт для обозначения частиц и резонансов Стандартной модели с целочисленными кодами в генераторах событий (также известный как «код PDG»).
Процессы [ править ]
Типичный генератор адронных событий моделирует следующие подпроцессы:
- Состав и основание в исходном состоянии
- Начальное состояние душа
- Трудный процесс
- Резонансное затухание
- Конечные души
- Сопутствующие полужесткие процессы
- Адронизация и дальнейший распад
Типичный генератор событий тяжелых ионов обычно может быть менее строгим при моделировании редких и довольно незначительных процессов, обнаруженных в адронном генераторе, но должен будет моделировать следующие подпроцессы в дополнение к подпроцессам в адронном генераторе:
- Ядерное начальное состояние
- Многообразие, мягкие процессы
- Потери энергии в среде
- Коллективное поведение среды (пока не обрабатывается должным образом ни одним генератором)
Список генераторов событий [ править ]
Основные генераторы событий, которые используются в текущих экспериментах:
Генераторы адронных событий [3]
- ПИФИЯ (ранее Pythia / Jetset)
- HERWIG
- ISAJET
- ШЕРПА
Многоцелевые генераторы партонного уровня
- MadGraph5 (можно запускать прямо на веб-сайте после регистрации и письма автору)
- Whizard
Генераторы событий тяжелых ионов
- GiBUU
- HIJING
Генераторы нейтринных событий
- ДЖЕНИ
- GiBUU
- NuWro
Генераторы специализированных событий
- AcerMC - фоновые процессы LHC
- ALPGEN - множественные партонные процессы
- Ариадна - Каскад КХД с моделью цветового диполя
- MC @ NLO - матричные элементы следующего порядка КХД, использующие HERWIG для партонного ливня
- ДЖИММИ - множественные партонные процессы
- STARlight - Фотоядерные и двухфотонные процессы при ультрапериферийных столкновениях тяжелых ионов [4]
- ГРАНИИТТИ - Дифракционная КХД и двухфотонные процессы
«Мета-генератор»
- CompHEP - автоматическая оценка элементов матрицы на уровне дерева для генерации или экспорта событий в другие генераторы событий
«Хранилище общедоступных образцов Монте-Карло»
- Публичный репозиторий HepSim с образцами событий от генераторов Монте-Карло для столкновений частиц
Ссылки [ править ]
- ^ ML Mangano и TJ Stelzer, Annu. Преподобный Nucl. Часть. Sci. 55, 555 (2005).
- ^ MA Dobbs et al. , геп-ph / 0403045.
- ^ T. Sjöstrand, "Генераторы Монте-Карло для LHC (1/4)", Лекция ЦЕРН (2005) , стр. 22
- ^ С. Кляйн, Дж. Нистранд, Дж. Сегер, Ю. Горбунов и Дж. Баттерворт, arXiv: 1607.03838
Внешние ссылки [ править ]
- 2006 Монте - Карло Номер схемы , с 2006 Обзор физики элементарных частиц .
- Список программ Монте-Карло - от DESY