Generador de eventos

Los generadores de eventos son bibliotecas de software que generan eventos físicos de partículas de alta energía simulados . ^{[1] [2]} Generan aleatoriamente eventos como los producidos en aceleradores de partículas , experimentos de colisionadores o el universo temprano. Los eventos se presentan en diferentes tipos llamados procesos, como se explica en el artículo Cálculo automático de interacción de partículas o desintegración .

A pesar de la estructura simple de la descripción de la teoría de campo cuántico perturbativo a nivel de árbol de los procesos de colisión y desintegración en un evento, el proceso de alta energía observado generalmente contiene una cantidad significativa de modificaciones, como bremsstrahlung de fotones y gluones o correcciones de diagrama de bucle , que generalmente son demasiado complejo para ser evaluado fácilmente en cálculos reales directamente en el nivel de diagrama. Además, la naturaleza no perturbativa de los estados ligados a QCD hace que sea necesario incluir información que está mucho más allá del alcance de la teoría de campos cuánticos perturbativos, y también más allá de la capacidad actual de cálculo en celosía QCD . Y en sistemas de colisión más complejos que unos pocos leptones y hadrones (por ejemplo, colisiones de iones pesados), el comportamiento colectivo del sistema implicaría una descripción fenomenológica que tampoco puede obtenerse fácilmente de la teoría fundamental del campo mediante un simple cálculo.

Usar en simulaciones

Como se dijo anteriormente, la calibración experimental involucra procesos que generalmente son demasiado complicados para ser evaluados fácilmente en cálculos directamente, por lo que cualquier prueba realista del proceso físico subyacente en un experimento de acelerador de partículas , por lo tanto, requiere una inclusión adecuada de estos comportamientos complejos que rodean al real. proceso. Basado en el hecho de que en la mayoría de los procesos es posible una factorización del proceso completo en problemas individuales (lo que significa un efecto insignificante de la interferencia ), estos procesos individuales se calculan por separado y la ramificación probabilística entre ellos se realiza utilizando métodos de Monte Carlo .

Las partículas de estado final generadas por los generadores de eventos pueden introducirse en la simulación del detector, lo que permite una predicción y verificación precisas de todo el sistema de configuración experimental. Sin embargo, como la simulación del detector suele ser una tarea compleja y computacionalmente costosa, también se realizan técnicas de análisis de eventos simples directamente en los resultados del generador de eventos.

Existen algunos paquetes de software automáticos que ayudan a construir generadores de eventos y, a veces, se consideran generadores de generadores de eventos o metageneradores .

En parte debido a razones históricas, la mayoría de los generadores de eventos están escritos en FORTRAN 77 , con algunos generadores de C ++ emergiendo lentamente en los últimos años. El Particle Data Group mantiene un estándar para la designación del modelo estándar de partículas y resonancias con enteros códigos en generadores de eventos (también conocido como el "código de PDG").

Procesos

Un generador de eventos hadrónico típico simula los siguientes subprocesos:

• Composición y subestructura del estado inicial
• Duchas de estado inicial
• El duro proceso
• Decaimiento de resonancia
• Duchas de estado final
• Acompañando procesos semiduros
• Hadronización y mayor decadencia

Un generador de eventos de iones pesados ​​típico generalmente puede ser menos estricto en la simulación de los procesos raros y bastante insignificantes que se encuentran en un generador hadrónico, pero necesitaría simular los siguientes subprocesos, además de los de un generador hadrónico:

• Estado inicial nuclear
• Alta multiplicidad, procesos suaves
• Pérdida de energía media
• Comportamiento colectivo del medio (no manejado adecuadamente por ningún generador hasta ahora)

Lista de generadores de eventos

Los principales generadores de eventos que se utilizan en los experimentos actuales son:

Generadores de eventos hadrónicos ^[3]

• PYTHIA (anteriormente Pythia / Jetset)
• HERWIG
• ISAJET
• SHERPA

Generadores multiusos de nivel parton

• MadGraph5 (capaz de ejecutarse directamente en el sitio web después de registrarse y enviar un correo electrónico al autor)
• Whizard

Generadores de eventos de iones pesados

• GiBUU
• ALQUILER

Generadores de eventos de neutrinos

• GENIO
• GiBUU
• NuWro

Generadores de eventos especializados

• AcerMC - Procesos en segundo plano del LHC
• ALPGEN - múltiples procesos de parton
• Ariadne - Cascada QCD con modelo de dipolo de color
• MC @ NLO : elementos de matriz QCD de primer orden, que utilizan HERWIG para ducha parcial
• JIMMY - múltiples procesos de parton
• STARlight - Procesos fotonucleares y de dos fotones en colisiones ultraperiféricas de iones pesados ^[4]
• GRANIITTI - QCD difractiva y procesos de dos fotones

"Metagenerador"

• CompHEP : evaluación automática de elementos de matriz a nivel de árbol para la generación de eventos o la exportación a otros generadores de eventos

"Un repositorio con muestras públicas de Monte Carlo"

• Repositorio público de HepSim con muestras de eventos de generadores Monte Carlo para colisiones de partículas

Referencias

1. ML Mangano y TJ Stelzer, Annu. Rev. Nucl. Parte. Sci. 55, 555 (2005).
2. MA Dobbs y col. , hep-ph / 0403045.
3. T. Sjöstrand, "Generadores de Monte Carlo para el LHC (1/4)", Conferencia CERN (2005) , p. 22
4. S. Klein, J. Nystrand, J. Seger, Y. Gorbunov y J. Butterworth, arXiv: 1607.03838

enlaces externos

• Esquema numérico de Monte Carlo 2006 , de la Revisión de la física de partículas de 2006 .
• Lista de programas de Monte Carlo - de DESY