source: HiSusy/trunk/Pythia8/pythia8170/src/HadronLevel.cc @ 1

Last change on this file since 1 was 1, checked in by zerwas, 11 years ago

first import of structure, PYTHIA8 and DELPHES

File size: 34.3 KB
Line 
1// HadronLevel.cc is a part of the PYTHIA event generator.
2// Copyright (C) 2012 Torbjorn Sjostrand.
3// PYTHIA is licenced under the GNU GPL version 2, see COPYING for details.
4// Please respect the MCnet Guidelines, see GUIDELINES for details.
5
6// Function definitions (not found in the header) for the HadronLevel class.
7
8#include "HadronLevel.h"
9
10namespace Pythia8 {
11
12//==========================================================================
13
14// The HadronLevel class.
15
16//--------------------------------------------------------------------------
17
18// Constants: could be changed here if desired, but normally should not.
19// These are of technical nature, as described for each.
20
21// For breaking J-J string, pick a Gamma by taking a step with fictitious mass.
22const double HadronLevel::JJSTRINGM2MAX  = 25.; 
23const double HadronLevel::JJSTRINGM2FRAC = 0.1; 
24
25// Iterate junction rest frame boost until convergence or too many tries.
26const double HadronLevel::CONVJNREST     = 1e-5;
27const int HadronLevel::NTRYJNREST        = 20; 
28
29// Typical average transvere primary hadron mass <mThad>.
30const double HadronLevel::MTHAD          = 0.9; 
31
32//--------------------------------------------------------------------------
33
34// Find settings. Initialize HadronLevel classes as required.
35
36bool HadronLevel::init(Info* infoPtrIn, Settings& settings, 
37  ParticleData* particleDataPtrIn, Rndm* rndmPtrIn, 
38  Couplings* couplingsPtrIn, TimeShower* timesDecPtr, 
39  RHadrons* rHadronsPtrIn, DecayHandler* decayHandlePtr, 
40  vector<int> handledParticles) {
41
42  // Save pointers.
43  infoPtr         = infoPtrIn;
44  particleDataPtr = particleDataPtrIn;
45  rndmPtr         = rndmPtrIn;
46  couplingsPtr    = couplingsPtrIn;
47  rHadronsPtr     = rHadronsPtrIn; 
48
49  // Main flags.
50  doHadronize     = settings.flag("HadronLevel:Hadronize");
51  doDecay         = settings.flag("HadronLevel:Decay");
52  doBoseEinstein  = settings.flag("HadronLevel:BoseEinstein");
53
54  // Boundary mass between string and ministring handling.
55  mStringMin      = settings.parm("HadronLevel:mStringMin");
56
57  // For junction processing.
58  eNormJunction   = settings.parm("StringFragmentation:eNormJunction");
59
60  // Allow R-hadron formation.
61  allowRH         = settings.flag("RHadrons:allow");
62
63  // Particles that should decay or not before Bose-Einstein stage.
64  widthSepBE      = settings.parm("BoseEinstein:widthSep");
65
66  // Hadron scattering --rjc
67  doHadronScatter = settings.flag("HadronScatter:scatter");
68  hsAfterDecay    = settings.flag("HadronScatter:afterDecay");
69
70  // Initialize auxiliary fragmentation classes.
71  flavSel.init(settings, rndmPtr);
72  pTSel.init(settings, *particleDataPtr, rndmPtr);
73  zSel.init(settings, *particleDataPtr, rndmPtr);
74
75  // Initialize auxiliary administrative class.
76  colConfig.init(infoPtr, settings, &flavSel);
77
78  // Initialize string and ministring fragmentation.
79  stringFrag.init(infoPtr, settings, particleDataPtr, rndmPtr, 
80    &flavSel, &pTSel, &zSel);
81  ministringFrag.init(infoPtr, settings, particleDataPtr, rndmPtr, 
82    &flavSel, &pTSel, &zSel);
83 
84  // Initialize particle decays. 
85  decays.init(infoPtr, settings, particleDataPtr, rndmPtr, couplingsPtr, 
86    timesDecPtr, &flavSel, decayHandlePtr, handledParticles); 
87
88  // Initialize BoseEinstein.
89  boseEinstein.init(infoPtr, settings, *particleDataPtr); 
90
91  // Initialize HadronScatter --rjc
92  if (doHadronScatter)
93    hadronScatter.init(infoPtr, settings, rndmPtr, particleDataPtr);
94
95  // Initialize Hidden-Valley fragmentation, if necessary.
96  useHiddenValley = hiddenvalleyFrag.init(infoPtr, settings, 
97    particleDataPtr, rndmPtr);
98
99  // Send flavour and z selection pointers to R-hadron machinery.
100  rHadronsPtr->fragPtrs( &flavSel, &zSel);
101
102  // Done.
103  return true;
104
105}
106
107//--------------------------------------------------------------------------
108
109// Hadronize and decay the next parton-level.
110
111bool HadronLevel::next( Event& event) {
112
113  // Do Hidden-Valley fragmentation, if necessary.
114  if (useHiddenValley) hiddenvalleyFrag.fragment(event);
115
116  // Colour-octet onia states must be decayed to singlet + gluon.
117  if (!decayOctetOnia(event)) return false;
118
119  // Possibility of hadronization inside decay, but then no BE second time.
120  // Hadron scattering, first pass only --rjc
121  bool moreToDo, firstPass = true;
122  bool doBoseEinsteinNow = doBoseEinstein;
123  do {
124    moreToDo = false;
125
126    // First part: string fragmentation.   
127    if (doHadronize) {
128
129      // Find the complete colour singlet configuration of the event.
130      if (!findSinglets( event)) return false;
131
132      // Fragment off R-hadrons, if necessary.
133      if (allowRH && !rHadronsPtr->produce( colConfig, event)) 
134        return false;
135
136      // Process all colour singlet (sub)system
137      for (int iSub = 0; iSub < colConfig.size(); ++iSub) {
138
139        // Collect sequentially all partons in a colour singlet subsystem.
140        colConfig.collect(iSub, event);
141
142        // String fragmentation of each colour singlet (sub)system. 
143        if ( colConfig[iSub].massExcess > mStringMin ) {
144          if (!stringFrag.fragment( iSub, colConfig, event)) return false; 
145
146        // Low-mass string treated separately. Tell if diffractive system.
147        } else { 
148          bool isDiff = infoPtr->isDiffractiveA() 
149            || infoPtr->isDiffractiveB();
150          if (!ministringFrag.fragment( iSub, colConfig, event, isDiff)) 
151            return false;
152        } 
153      }
154    }
155
156    // Hadron scattering --rjc
157    if (doHadronScatter && !hsAfterDecay && firstPass)
158      hadronScatter.scatter(event);
159
160    // Second part: sequential decays of short-lived particles (incl. K0).
161    if (doDecay) {
162   
163      // Loop through all entries to find those that should decay.
164      int iDec = 0;
165      do {
166        Particle& decayer = event[iDec];
167        if ( decayer.isFinal() && decayer.canDecay() && decayer.mayDecay() 
168          && (decayer.mWidth() > widthSepBE || decayer.idAbs() == 311) ) {
169          decays.decay( iDec, event); 
170          if (decays.moreToDo()) moreToDo = true;
171        }
172      } while (++iDec < event.size());
173    }
174
175    // Hadron scattering --rjc
176    if (doHadronScatter && hsAfterDecay && firstPass)
177      hadronScatter.scatter(event);
178
179    // Third part: include Bose-Einstein effects among current particles.
180    if (doBoseEinsteinNow) {
181      if (!boseEinstein.shiftEvent(event)) return false;
182      doBoseEinsteinNow = false;
183    }
184   
185    // Fourth part: sequential decays also of long-lived particles.
186    if (doDecay) {
187   
188      // Loop through all entries to find those that should decay.
189      int iDec = 0;
190      do {
191        Particle& decayer = event[iDec];
192        if ( decayer.isFinal() && decayer.canDecay() && decayer.mayDecay() ) {
193          decays.decay( iDec, event); 
194          if (decays.moreToDo()) moreToDo = true;
195        }
196      } while (++iDec < event.size());
197    }
198
199  // Normally done first time around, but sometimes not (e.g. Upsilon).
200  } while (moreToDo);
201
202  // Done.
203  return true;
204
205}
206
207//--------------------------------------------------------------------------
208
209// Allow more decays if on/off switches changed.
210// Note: does not do sequential hadronization, e.g. for Upsilon.
211
212bool HadronLevel::moreDecays( Event& event) {
213
214  // Colour-octet onia states must be decayed to singlet + gluon.
215  if (!decayOctetOnia(event)) return false;
216   
217  // Loop through all entries to find those that should decay.
218  int iDec = 0;
219  do {
220    if ( event[iDec].isFinal() && event[iDec].canDecay() 
221      && event[iDec].mayDecay() ) decays.decay( iDec, event); 
222  } while (++iDec < event.size());
223
224  // Done.
225  return true;
226
227}
228
229//--------------------------------------------------------------------------
230
231// Decay colour-octet onium states.
232
233bool HadronLevel::decayOctetOnia(Event& event) {
234
235  // Onium states to be decayed.
236  int idOnium[6] = { 9900443, 9900441, 9910441, 
237                     9900553, 9900551, 9910551 };
238 
239  // Loop over particles and identify onia.
240  for (int iDec = 0; iDec < event.size(); ++iDec) 
241  if (event[iDec].isFinal()) {
242    int id = event[iDec].id(); 
243    bool isOnium = false;
244    for (int j = 0; j < 6; ++j) if (id == idOnium[j]) isOnium = true;
245   
246    // Decay any onia encountered.
247    if (isOnium) { 
248      if (!decays.decay( iDec, event)) return false;
249
250      // Set colour flow by hand: gluon inherits octet-onium state.
251      int iGlu = event.size() - 1;
252      event[iGlu].cols( event[iDec].col(), event[iDec].acol() );
253    }
254  }
255
256  // Done.
257  return true;
258
259}
260
261//--------------------------------------------------------------------------
262
263// Trace colour flow in the event to form colour singlet subsystems.
264
265bool HadronLevel::findSinglets(Event& event) {
266 
267  // Find a list of final partons and of all colour ends and gluons.
268  iColEnd.resize(0);
269  iAcolEnd.resize(0);
270  iColAndAcol.resize(0);
271  for (int i = 0; i < event.size(); ++i) if (event[i].isFinal()) {
272    if (event[i].col() > 0 && event[i].acol() > 0) iColAndAcol.push_back(i);
273    else if (event[i].col() > 0) iColEnd.push_back(i);
274    else if (event[i].acol() > 0) iAcolEnd.push_back(i); 
275  } 
276
277  // Begin arrange the partons into separate colour singlets.
278  colConfig.clear();
279  iPartonJun.resize(0);
280  iPartonAntiJun.resize(0);
281
282  // Junctions: loop over them, and identify kind.
283  for (int iJun = 0; iJun < event.sizeJunction(); ++iJun)     
284  if (event.remainsJunction(iJun)) {
285    event.remainsJunction(iJun, false);
286    int kindJun = event.kindJunction(iJun);
287    iParton.resize(0);
288
289    // Loop over junction legs.
290    for (int iCol = 0; iCol < 3; ++iCol) {
291      int indxCol = event.colJunction(iJun, iCol);   
292      iParton.push_back( -(10 + 10 * iJun + iCol) );
293      // Junctions: find color ends.
294      if (kindJun % 2 == 1 && !traceFromAcol(indxCol, event, iJun, iCol)) 
295        return false;       
296      // Antijunctions: find anticolor ends.
297      if (kindJun % 2 == 0 && !traceFromCol(indxCol, event, iJun, iCol)) 
298        return false;     
299    }
300
301    // Reject triple- and higher-junction systems (physics not implemented).
302    int otherJun = 0;
303    for (int i = 0; i < int(iParton.size()); ++i) 
304    if (iParton[i] < 0 && abs(iParton[i]) / 10 != iJun + 1) {
305      if (otherJun == 0) otherJun = abs(iParton[i]) / 10; 
306      else if (abs(iParton[i]) / 10 != otherJun) {
307        infoPtr->errorMsg("Error in HadronLevel::findSinglets: "
308          "too many junction-junction connections"); 
309        return false;
310      }
311    }
312
313    // Keep in memory a junction hooked up with an antijunction,
314    // else store found single-junction system.
315    int nNeg = 0;
316    for (int i = 0; i < int(iParton.size()); ++i) if (iParton[i] < 0) 
317      ++nNeg; 
318    if (nNeg > 3 && kindJun % 2 == 1) { 
319      for (int i = 0; i < int(iParton.size()); ++i) 
320        iPartonJun.push_back(iParton[i]);
321    } else if (nNeg > 3 && kindJun % 2 == 0) { 
322      for (int i = 0; i < int(iParton.size()); ++i) 
323        iPartonAntiJun.push_back(iParton[i]);
324    } else {
325      // A junction may be eliminated by insert if two quarks are nearby.
326      int nJunOld = event.sizeJunction(); 
327      if (!colConfig.insert(iParton, event)) return false;
328      if (event.sizeJunction() < nJunOld) --iJun; 
329    }
330  }
331
332  // Split junction-antijunction system into two, and store those.
333  // (Only one system in extreme cases, and then second empty.)
334  if (iPartonJun.size() > 0 && iPartonAntiJun.size() > 0) {
335    if (!splitJunctionPair(event)) return false;
336    if (!colConfig.insert(iPartonJun, event)) return false;
337    if (iPartonAntiJun.size() > 0) 
338      if (!colConfig.insert(iPartonAntiJun, event)) return false;
339  // Error if only one of junction and antijuction left here.
340  } else if (iPartonJun.size() > 0 || iPartonAntiJun.size() > 0) {
341    infoPtr->errorMsg("Error in HadronLevel::findSinglets: "
342      "unmatched (anti)junction"); 
343    return false;
344  } 
345
346  // Open strings: pick up each colour end and trace to its anticolor end.
347  for (int iEnd = 0; iEnd < int(iColEnd.size()); ++iEnd) {
348    iParton.resize(0);
349    iParton.push_back( iColEnd[iEnd] );
350    int indxCol = event[ iColEnd[iEnd] ].col();   
351    if (!traceFromCol(indxCol, event)) return false;
352
353    // Store found open string system. Analyze its properties.
354    if (!colConfig.insert(iParton, event)) return false;
355  }
356
357  // Closed strings : begin at any gluon and trace until back at it.
358  while (iColAndAcol.size() > 0) {
359    iParton.resize(0);
360    iParton.push_back( iColAndAcol[0] );
361    int indxCol = event[ iColAndAcol[0] ].col();   
362    int indxAcol = event[ iColAndAcol[0] ].acol();   
363    iColAndAcol[0] = iColAndAcol.back();
364    iColAndAcol.pop_back();
365    if (!traceInLoop(indxCol, indxAcol, event)) return false;
366
367    // Store found closed string system. Analyze its properties.
368    if (!colConfig.insert(iParton, event)) return false;
369  }
370   
371  // Done.
372  return true;
373
374}
375
376//--------------------------------------------------------------------------
377
378// Trace a colour line, from a colour to an anticolour.
379
380bool HadronLevel::traceFromCol(int indxCol, Event& event, int iJun, 
381  int iCol) {
382
383  // Junction kind, if any.
384  int kindJun = (iJun >= 0) ? event.kindJunction(iJun) : 0;
385
386  // Begin to look for a matching anticolour.   
387  int loop = 0;
388  int loopMax = iColAndAcol.size() + 2;
389  bool hasFound = false;
390  do {
391    ++loop;
392    hasFound= false;       
393
394    // First check list of matching anticolour ends.
395    for (int i = 0; i < int(iAcolEnd.size()); ++i)     
396    if (event[ iAcolEnd[i] ].acol() == indxCol) {
397      iParton.push_back( iAcolEnd[i] );
398      indxCol = 0;
399      iAcolEnd[i] = iAcolEnd.back();
400      iAcolEnd.pop_back();
401      hasFound = true;
402      break;
403    }
404 
405    // Then check list of intermediate gluons.
406    if (!hasFound) 
407    for (int i = 0; i < int(iColAndAcol.size()); ++i)     
408    if (event[ iColAndAcol[i] ].acol() == indxCol) {
409      iParton.push_back( iColAndAcol[i] );
410
411      // Update to new colour. Remove gluon.
412      indxCol = event[ iColAndAcol[i] ].col();
413      if (kindJun > 0) event.endColJunction(iJun, iCol, indxCol);
414      iColAndAcol[i] = iColAndAcol.back();
415      iColAndAcol.pop_back();
416      hasFound = true;
417      break;
418    }
419
420    // In a pinch, check list of opposite-sign junction end colours.
421    // Store in iParton list as -(10 + 10 * iAntiJun + iAntiLeg).
422    if (!hasFound && kindJun % 2 == 0 && event.sizeJunction() > 1) 
423      for (int iAntiJun = 0; iAntiJun < event.sizeJunction(); ++iAntiJun) 
424        if (iAntiJun != iJun && event.kindJunction(iAntiJun) %2 == 1)
425          for (int iColAnti = 0; iColAnti < 3; ++iColAnti) 
426            if (event.endColJunction(iAntiJun, iColAnti) == indxCol) {
427              iParton.push_back( -(10 + 10 * iAntiJun + iColAnti) );   
428              indxCol = 0;
429              hasFound = true;
430              break;
431            }
432   
433  // Keep on tracing via gluons until reached end of leg.
434  } while (hasFound && indxCol > 0 && loop < loopMax); 
435
436  // Something went wrong in colour tracing.
437  if (!hasFound || loop == loopMax) {
438    infoPtr->errorMsg("Error in HadronLevel::traceFromCol: "
439      "colour tracing failed"); 
440    return false;
441  } 
442
443  // Done.
444  return true;
445
446}
447
448//--------------------------------------------------------------------------
449
450// Trace a colour line, from an anticolour to a colour.
451
452bool HadronLevel::traceFromAcol(int indxCol, Event& event, int iJun,
453  int iCol) {
454
455  // Junction kind, if any.
456  int kindJun = (iJun >= 0) ? event.kindJunction(iJun) : 0;
457
458  // Begin to look for a matching colour.   
459  int loop = 0;
460  int loopMax = iColAndAcol.size() + 2;
461  bool hasFound = false;
462  do {
463    ++loop;
464    hasFound= false; 
465
466    // First check list of matching colour ends.
467    for (int i = 0; i < int(iColEnd.size()); ++i) 
468    if (event[ iColEnd[i] ].col() == indxCol) {
469      iParton.push_back( iColEnd[i] );
470      indxCol = 0;
471      iColEnd[i] = iColEnd.back();
472      iColEnd.pop_back();
473      hasFound = true;
474      break;
475    }
476 
477    // Then check list of intermediate gluons.
478    if (!hasFound) 
479    for (int i = 0; i < int(iColAndAcol.size()); ++i)     
480    if (event[ iColAndAcol[i] ].col() == indxCol) {
481      iParton.push_back( iColAndAcol[i] );
482      // Update to new colour. Remove gluon.
483      indxCol = event[ iColAndAcol[i] ].acol();
484      if (kindJun > 0) event.endColJunction(iJun, iCol, indxCol);
485      iColAndAcol[i] = iColAndAcol.back();
486      iColAndAcol.pop_back();
487      hasFound = true;
488      break;
489    }
490
491    // In a pinch, check list of opposite-sign junction end colours.
492    // Store in iParton list as -(10 + 10 * iAntiJun + iLeg).
493    if (!hasFound && kindJun % 2 == 1 && event.sizeJunction() > 1) 
494    for (int iAntiJun = 0; iAntiJun < event.sizeJunction(); ++iAntiJun) 
495      if (iAntiJun != iJun && event.kindJunction(iAntiJun) % 2 == 0) 
496        for (int iColAnti = 0; iColAnti < 3; ++iColAnti)
497          if (event.endColJunction(iAntiJun, iColAnti) == indxCol) {
498            iParton.push_back( -(10 + 10 * iAntiJun + iColAnti) );   
499            indxCol = 0;
500            hasFound = true;
501            break;
502          } 
503   
504    // Keep on tracing via gluons until reached end of leg.
505  } while (hasFound && indxCol > 0 && loop < loopMax); 
506
507  // Something went wrong in colour tracing.
508  if (!hasFound || loop == loopMax) {
509    infoPtr->errorMsg("Error in HadronLevel::traceFromAcol: "
510      "colour tracing failed"); 
511    return false;
512  }
513
514  // Done.
515  return true;
516
517}
518
519//--------------------------------------------------------------------------
520
521// Trace a colour loop, from a colour back to the anticolour of the same.
522
523bool HadronLevel::traceInLoop(int indxCol, int indxAcol, Event& event) {
524   
525  // Move around until back where begun.
526  int loop = 0;
527  int loopMax = iColAndAcol.size() + 2;
528  bool hasFound = false;
529  do {
530    ++loop;
531    hasFound= false;       
532 
533    // Check list of gluons.
534    for (int i = 0; i < int(iColAndAcol.size()); ++i)     
535      if (event[ iColAndAcol[i] ].acol() == indxCol) {
536        iParton.push_back( iColAndAcol[i] );
537        indxCol = event[ iColAndAcol[i] ].col();
538        iColAndAcol[i] = iColAndAcol.back();
539        iColAndAcol.pop_back();
540        hasFound = true;
541        break;
542    }
543  } while (hasFound && indxCol != indxAcol && loop < loopMax); 
544
545  // Something went wrong in colour tracing.
546  if (!hasFound || loop == loopMax) {
547    infoPtr->errorMsg("Error in HadronLevel::traceInLoop: "
548      "colour tracing failed"); 
549    return false; 
550  } 
551
552  // Done.
553  return true;
554
555}
556
557//--------------------------------------------------------------------------
558
559// Split junction-antijunction system into two, or simplify other way.
560
561bool HadronLevel::splitJunctionPair(Event& event) {
562
563  // Construct separate index arrays for the three junction legs.
564  int identJun = (-iPartonJun[0])/10;
565  iJunLegA.resize(0);
566  iJunLegB.resize(0);
567  iJunLegC.resize(0);
568  int leg = -1;
569  for (int i = 0; i < int(iPartonJun.size()); ++ i) {
570    if ( (-iPartonJun[i])/10 == identJun) ++leg;
571    if (leg == 0) iJunLegA.push_back( iPartonJun[i] );
572    else if (leg == 1) iJunLegB.push_back( iPartonJun[i] );
573    else iJunLegC.push_back( iPartonJun[i] );
574  }
575
576  // Construct separate index arrays for the three antijunction legs.
577  int identAnti = (-iPartonAntiJun[0])/10;
578  iAntiLegA.resize(0);
579  iAntiLegB.resize(0);
580  iAntiLegC.resize(0);
581  leg = -1;
582  for (int i = 0; i < int(iPartonAntiJun.size()); ++ i) {
583    if ( (-iPartonAntiJun[i])/10 == identAnti) ++leg;
584    if (leg == 0) iAntiLegA.push_back( iPartonAntiJun[i] );
585    else if (leg == 1) iAntiLegB.push_back( iPartonAntiJun[i] );
586    else iAntiLegC.push_back( iPartonAntiJun[i] );
587  }
588
589  // Find interjunction legs, i.e. between junction and antijunction.
590  int nMatch = 0;
591  int legJun[3], legAnti[3], nGluLeg[3];
592  if (iJunLegA.back() < 0) { legJun[nMatch] = 0;
593    legAnti[nMatch] = (-iJunLegA.back())%10; ++nMatch;}
594  if (iJunLegB.back() < 0) { legJun[nMatch] = 1;
595    legAnti[nMatch] = (-iJunLegB.back())%10; ++nMatch;}
596  if (iJunLegC.back() < 0) { legJun[nMatch] = 2;
597    legAnti[nMatch] = (-iJunLegC.back())%10; ++nMatch;}
598
599  // Loop over interjunction legs.
600  for (int iMatch = 0; iMatch < nMatch; ++iMatch) {
601    vector<int>& iJunLeg = (legJun[iMatch] == 0) ? iJunLegA
602      : ( (legJun[iMatch] == 1) ? iJunLegB : iJunLegC );
603    vector<int>& iAntiLeg = (legAnti[iMatch] == 0) ? iAntiLegA
604      : ( (legAnti[iMatch] == 1) ? iAntiLegB : iAntiLegC );
605
606    // Find number of gluons on each. Do nothing for now if none.
607    nGluLeg[iMatch] = iJunLeg.size() + iAntiLeg.size() - 4;
608    if (nGluLeg[iMatch] == 0) continue;
609
610    // Else pick up the gluons on the interjunction leg in order.
611    iGluLeg.resize(0);
612    for (int i = 1; i < int(iJunLeg.size()) - 1; ++i) 
613      iGluLeg.push_back( iJunLeg[i] );
614    for (int i = int(iAntiLeg.size()) - 2; i > 0; --i) 
615      iGluLeg.push_back( iAntiLeg[i] );
616
617    // Remove those gluons from the junction/antijunction leg lists.
618    iJunLeg.resize(1);
619    iAntiLeg.resize(1);
620
621   // Pick a new quark at random; for simplicity no diquarks.
622    int idQ = flavSel.pickLightQ();
623    int colQ, acolQ;
624
625    // If one gluon on leg, split it into a collinear q-qbar pair.
626    if (iGluLeg.size() == 1) { 
627   
628      // Store the new q qbar pair, sharing gluon colour and momentum.
629      colQ = event[ iGluLeg[0] ].col();
630      acolQ = event[ iGluLeg[0] ].acol();
631      Vec4 pQ = 0.5 * event[ iGluLeg[0] ].p(); 
632      double mQ = 0.5 * event[ iGluLeg[0] ].m(); 
633      int iQ = event.append( idQ, 75, iGluLeg[0], 0, 0, 0, colQ, 0, pQ, mQ );
634      int iQbar = event.append( -idQ, 75, iGluLeg[0], 0, 0, 0, 0, acolQ, 
635        pQ, mQ );
636
637      // Mark split gluon and update junction and antijunction legs.
638      event[ iGluLeg[0] ].statusNeg();
639      event[ iGluLeg[0] ].daughters( iQ, iQbar);   
640      iJunLeg.push_back(iQ);         
641      iAntiLeg.push_back(iQbar);
642
643    // If several gluons on the string, decide which g-g region to split up.
644    } else {
645
646      // Evaluate mass-squared for all adjacent gluon pairs.
647      m2Pair.resize(0);
648      double m2Sum = 0.;
649      for (int i = 0; i < int(iGluLeg.size()) - 1; ++i) {
650        double m2Now = 0.5 * event[ iGluLeg[i] ].p() 
651          * event[ iGluLeg[i + 1] ].p(); 
652        m2Pair.push_back(m2Now);
653        m2Sum += m2Now;
654      }
655   
656      // Pick breakup region with probability proportional to mass-squared.
657      double m2Reg = m2Sum * rndmPtr->flat();
658      int iReg = -1;
659      do m2Reg -= m2Pair[++iReg];
660      while (m2Reg > 0. && iReg < int(iGluLeg.size()) - 1); 
661      m2Reg = m2Pair[iReg];
662
663      // Pick breaking point of string in chosen region (symmetrically).
664      double m2Temp = min( JJSTRINGM2MAX, JJSTRINGM2FRAC * m2Reg);
665      double xPos = 0.5;
666      double xNeg = 0.5;
667      do {
668        double zTemp = zSel.zFrag( idQ, 0, m2Temp);
669        xPos = 1. - zTemp;
670        xNeg = m2Temp / (zTemp * m2Reg);
671      } while (xNeg > 1.);
672      if (rndmPtr->flat() > 0.5) swap(xPos, xNeg); 
673
674      // Pick up two "mother" gluons of breakup. Mark them decayed.
675      Particle& gJun = event[ iGluLeg[iReg] ]; 
676      Particle& gAnti = event[ iGluLeg[iReg + 1] ]; 
677      gJun.statusNeg();
678      gAnti.statusNeg();
679      int dau1 = event.size();
680      gJun.daughters(dau1, dau1 + 3);
681      gAnti.daughters(dau1, dau1 + 3);
682      int mother1 = min( iGluLeg[iReg], iGluLeg[iReg + 1]); 
683      int mother2 = max( iGluLeg[iReg], iGluLeg[iReg + 1]); 
684
685      // Can keep one of old colours but need one new so unambiguous.
686      colQ = gJun.acol();
687      acolQ = event.nextColTag(); 
688
689      // Store copied gluons with reduced momenta.
690      int iGjun = event.append( 21, 75, mother1, mother2, 0, 0, 
691        gJun.col(), gJun.acol(), (1. - 0.5 * xPos) * gJun.p(),
692        (1. - 0.5 * xPos) * gJun.m());
693      int iGanti = event.append( 21, 75, mother1, mother2, 0, 0, 
694        acolQ, gAnti.acol(), (1. - 0.5 * xNeg) * gAnti.p(),
695        (1. - 0.5 * xNeg) * gAnti.m());
696
697      // Store the new q qbar pair with remaining momenta.
698      int iQ = event.append( idQ, 75, mother1, mother2, 0, 0, 
699        colQ, 0, 0.5 * xNeg * gAnti.p(), 0.5 * xNeg * gAnti.m() );
700      int iQbar = event.append( -idQ, 75, mother1, mother2, 0, 0, 
701        0, acolQ, 0.5 * xPos * gJun.p(), 0.5 * xPos * gJun.m() );
702
703      // Update junction and antijunction legs with gluons and quarks.
704      for (int i = 0; i < iReg; ++i) 
705        iJunLeg.push_back( iGluLeg[i] );
706      iJunLeg.push_back(iGjun);
707      iJunLeg.push_back(iQ);
708      for (int i = int(iGluLeg.size()) - 1; i > iReg + 1; --i) 
709        iAntiLeg.push_back( iGluLeg[i] );
710      iAntiLeg.push_back(iGanti);
711      iAntiLeg.push_back(iQbar);
712    }
713
714    // Update end colours for both g -> q qbar and g g -> g g q qbar.
715    event.endColJunction(identJun - 1, legJun[iMatch], colQ);
716    event.endColJunction(identAnti - 1, legAnti[iMatch], acolQ);
717  } 
718
719  // Update list of interjunction legs after splittings above. 
720  int iMatchUp = 0;
721  while (iMatchUp < nMatch) {
722    if (nGluLeg[iMatchUp] > 0) {
723      for (int i = iMatchUp; i < nMatch - 1; ++i) {
724        legJun[i] = legJun[i + 1];
725        legAnti[i] = legAnti[i + 1];
726        nGluLeg[i] = nGluLeg[i + 1];
727      } --nMatch;
728    } else ++iMatchUp;
729  } 
730
731  // Should not ever have three empty interjunction legs.
732  if (nMatch == 3) {
733    infoPtr->errorMsg("Error in HadronLevel::splitJunctionPair: "
734      "three empty junction-junction legs"); 
735    return false;
736  }
737
738  // If two legs are empty, then collapse system to a single string.
739  if (nMatch == 2) {
740    int legJunLeft = 3 - legJun[0] - legJun[1];
741    int legAntiLeft = 3 - legAnti[0] - legAnti[1];
742    vector<int>& iJunLeg = (legJunLeft == 0) ? iJunLegA
743      : ( (legJunLeft == 1) ? iJunLegB : iJunLegC );
744    vector<int>& iAntiLeg = (legAntiLeft == 0) ? iAntiLegA
745      : ( (legAntiLeft == 1) ? iAntiLegB : iAntiLegC );
746    iPartonJun.resize(0);
747    for (int i = int(iJunLeg.size()) - 1; i > 0; --i) 
748      iPartonJun.push_back( iJunLeg[i] );
749    for (int i = 1; i < int(iAntiLeg.size()); ++i) 
750      iPartonJun.push_back( iAntiLeg[i] );
751
752    // Match up the colours where the strings are joined.
753    int iColJoin  = iJunLeg[1];
754    int iAcolJoin = iAntiLeg[1];
755    event[iAcolJoin].acol( event[iColJoin].col() ); 
756
757    // Other string system empty. Remove junctions from their list. Done.
758    iPartonAntiJun.resize(0);
759    event.eraseJunction( max(identJun, identAnti) - 1);
760    event.eraseJunction( min(identJun, identAnti) - 1);
761    return true;
762  } 
763
764  // If one leg is empty then, depending on string length, either
765  // (a) annihilate junction and antijunction into two simple strings, or
766  // (b) split the empty leg by borrowing energy from nearby legs.
767  if (nMatch == 1) {
768
769    // Identify the two external legs of either junction.
770    vector<int>& iJunLeg0 = (legJun[0] == 0) ? iJunLegB : iJunLegA;
771    vector<int>& iJunLeg1 = (legJun[0] == 2) ? iJunLegB : iJunLegC;
772    vector<int>& iAntiLeg0 = (legAnti[0] == 0) ? iAntiLegB : iAntiLegA;
773    vector<int>& iAntiLeg1 = (legAnti[0] == 2) ? iAntiLegB : iAntiLegC;
774
775    // Simplified procedure: mainly study first parton on each leg.
776    Vec4 pJunLeg0 = event[ iJunLeg0[1] ].p();
777    Vec4 pJunLeg1 = event[ iJunLeg1[1] ].p();
778    Vec4 pAntiLeg0 = event[ iAntiLeg0[1] ].p();
779    Vec4 pAntiLeg1 = event[ iAntiLeg1[1] ].p();
780 
781    // Starting frame hopefully intermediate to two junction directions.
782    Vec4 pStart = pJunLeg0 / pJunLeg0.e() + pJunLeg1 / pJunLeg1.e()
783      + pAntiLeg0 / pAntiLeg0.e() + pAntiLeg1 / pAntiLeg1.e();
784 
785    // Loop over iteration to junction/antijunction rest frames (JRF/ARF).   
786    RotBstMatrix MtoJRF, MtoARF;
787    Vec4 pInJRF[3], pInARF[3];
788    for (int iJun = 0; iJun < 2; ++iJun) {
789      int offset = (iJun == 0) ? 0 : 2;
790         
791      // Iterate from system rest frame towards the junction rest frame.
792      RotBstMatrix MtoRF, Mstep;
793      MtoRF.bstback(pStart);
794      Vec4 pInRF[4];
795      int iter = 0;
796      do { 
797        ++iter;
798 
799        // Find rest-frame momenta on the three sides of the junction.
800        // Only consider first parton on each leg, for simplicity.
801        pInRF[0 + offset] = pJunLeg0;
802        pInRF[1 + offset] = pJunLeg1;
803        pInRF[2 - offset] = pAntiLeg0;
804        pInRF[3 - offset] = pAntiLeg1;
805        for (int i = 0; i < 4; ++i) pInRF[i].rotbst(MtoRF);
806
807        // For third side add both legs beyond other junction, weighted.
808        double wt2 = 1. - exp( -pInRF[2].e() / eNormJunction); 
809        double wt3 = 1. - exp( -pInRF[3].e() / eNormJunction); 
810        pInRF[2] = wt2 * pInRF[2] + wt3 * pInRF[3];
811     
812        // Find new junction rest frame from the set of momenta.
813        Mstep = stringFrag.junctionRestFrame( pInRF[0], pInRF[1], pInRF[2]);
814        MtoRF.rotbst( Mstep );
815      } while (iter < 3 || (Mstep.deviation() > CONVJNREST
816        && iter < NTRYJNREST) );
817
818      // Store final boost and rest-frame (weighted) momenta.
819      if (iJun == 0) {
820        MtoJRF = MtoRF;
821        for (int i = 0; i < 3; ++i) pInJRF[i] = pInRF[i];
822      } else { 
823        MtoARF = MtoRF;
824        for (int i = 0; i < 3; ++i) pInARF[i] = pInRF[i];
825      }
826    } 
827
828    // Opposite operations: boost from JRF/ARF to original system.
829    RotBstMatrix MfromJRF = MtoJRF;
830    MfromJRF.invert();
831    RotBstMatrix MfromARF = MtoARF;
832    MfromARF.invert();
833
834    // Velocity vectors of junctions and momentum of legs in lab frame.
835    Vec4 vJun(0., 0., 0., 1.);
836    vJun.rotbst(MfromJRF);
837    Vec4 vAnti(0., 0., 0., 1.);
838    vAnti.rotbst(MfromARF);
839    Vec4 pLabJ[3], pLabA[3];
840    for (int i = 0; i < 3; ++i) { 
841      pLabJ[i] = pInJRF[i];
842      pLabJ[i].rotbst(MfromJRF);
843      pLabA[i] = pInARF[i];
844      pLabA[i].rotbst(MfromARF);
845    }
846
847    // Calculate Lambda-measure length of three possible topologies.
848    double vJvA = vJun * vAnti;
849    double vJvAe2y = vJvA + sqrt(vJvA*vJvA - 1.);
850    double LambdaJA = (2. * pInJRF[0].e()) * (2. * pInJRF[1].e())   
851      * (2. * pInARF[0].e()) * (2. * pInARF[1].e()) * vJvAe2y;
852    double Lambda00 = (2. * pLabJ[0] * pLabA[0])
853      * (2. * pLabJ[1] * pLabA[1]);
854    double Lambda01 = (2. * pLabJ[0] * pLabA[1])
855      * (2. * pLabJ[1] * pLabA[0]);
856
857    // Case when either topology without junctions is the shorter one.
858    if (LambdaJA > min( Lambda00, Lambda01)) { 
859      vector<int>& iAntiMatch0 = (Lambda00 < Lambda01) 
860        ? iAntiLeg0 : iAntiLeg1;
861      vector<int>& iAntiMatch1 = (Lambda00 < Lambda01) 
862        ? iAntiLeg1 : iAntiLeg0;
863
864      // Define two quark-antiquark strings.
865      iPartonJun.resize(0);
866      for (int i = int(iJunLeg0.size()) - 1; i > 0; --i) 
867        iPartonJun.push_back( iJunLeg0[i] );
868      for (int i = 1; i < int(iAntiMatch0.size()); ++i) 
869        iPartonJun.push_back( iAntiMatch0[i] );
870      iPartonAntiJun.resize(0);
871      for (int i = int(iJunLeg1.size()) - 1; i > 0; --i) 
872        iPartonAntiJun.push_back( iJunLeg1[i] );
873      for (int i = 1; i < int(iAntiMatch1.size()); ++i) 
874        iPartonAntiJun.push_back( iAntiMatch1[i] );
875
876      // Match up the colours where the strings are joined.
877      int iColJoin  = iJunLeg0[1];
878      int iAcolJoin = iAntiMatch0[1];
879      event[iAcolJoin].acol( event[iColJoin].col() ); 
880      iColJoin  = iJunLeg1[1];
881      iAcolJoin = iAntiMatch1[1];
882      event[iAcolJoin].acol( event[iColJoin].col() ); 
883 
884      // Remove junctions from their list. Done.
885      event.eraseJunction( max(identJun, identAnti) - 1);
886      event.eraseJunction( min(identJun, identAnti) - 1);
887      return true;
888    }
889
890    // Case where junction and antijunction to be separated.
891    // Shuffle (p+/p-)  momentum of order <mThad> between systems,
892    // times 2/3 for 120 degree in JRF, times 1/2 for two legs,
893    // but not more than half of what nearest parton carries.
894    double eShift = MTHAD / (3. * sqrt(vJvAe2y));
895    double fracJ0 = min(0.5, eShift / pInJRF[0].e());
896    double fracJ1 = min(0.5, eShift / pInJRF[0].e());
897    Vec4 pFromJun = fracJ0 * pJunLeg0 + fracJ1 * pJunLeg1; 
898    double fracA0 = min(0.5, eShift / pInARF[0].e());
899    double fracA1 = min(0.5, eShift / pInARF[0].e());
900    Vec4 pFromAnti = fracA0 * pAntiLeg0 + fracA1 * pAntiLeg1; 
901
902    // Pick a new quark at random; for simplicity no diquarks.
903    int idQ = flavSel.pickLightQ();
904
905    // Copy junction partons with scaled-down momenta and update legs.
906    int mother1 = min(iJunLeg0[1], iJunLeg1[1]);
907    int mother2 = max(iJunLeg0[1], iJunLeg1[1]); 
908    int iNew1 = event.copy(iJunLeg0[1], 76);
909    event[iNew1].rescale5(1. - fracJ0);
910    iJunLeg0[1] = iNew1;
911    int iNew2 = event.copy(iJunLeg1[1], 76);
912    event[iNew2].rescale5(1. - fracJ1);
913    iJunLeg1[1] = iNew2;
914
915    // Update junction colour and store quark with antijunction momentum.
916    // Store history as 2 -> 3  step for consistency.
917    int colQ = event.nextColTag();
918    event.endColJunction(identJun - 1, legJun[0], colQ);
919    int iNewJ = event.append( idQ, 76, mother1, mother2, 0, 0, 
920      colQ, 0, pFromAnti, pFromAnti.mCalc() );
921    event[mother1].daughters( iNew1, iNewJ);
922    event[mother2].daughters( iNew1, iNewJ);
923    event[iNew1].mothers( mother1, mother2);   
924    event[iNew2].mothers( mother1, mother2);   
925
926    // Copy anti junction partons with scaled-down momenta and update legs.
927    mother1 = min(iAntiLeg0[1], iAntiLeg1[1]);
928    mother2 = max(iAntiLeg0[1], iAntiLeg1[1]);
929    iNew1 = event.copy(iAntiLeg0[1], 76);
930    event[iNew1].rescale5(1. - fracA0);
931    iAntiLeg0[1] = iNew1;
932    iNew2 = event.copy(iAntiLeg1[1], 76);
933    event[iNew2].rescale5(1. - fracA1);
934    iAntiLeg1[1] = iNew2;
935
936    // Update antijunction anticolour and store antiquark with junction
937    // momentum. Store history as 2 -> 3  step for consistency.
938    int acolQ = event.nextColTag(); 
939    event.endColJunction(identAnti - 1, legAnti[0], acolQ);
940    int iNewA = event.append( -idQ, 76, mother1, mother2, 0, 0, 
941      0, acolQ, pFromJun, pFromJun.mCalc() );
942    event[mother1].daughters( iNew1, iNewA);
943    event[mother2].daughters( iNew1, iNewA);
944    event[iNew1].mothers( mother1, mother2);   
945    event[iNew2].mothers( mother1, mother2);   
946
947    // Bookkeep new quark and antiquark on third legs.
948    if (legJun[0] == 0) iJunLegA[1] = iNewJ;
949    else if (legJun[0] == 1) iJunLegB[1] = iNewJ;
950    else iJunLegC[1] = iNewJ;
951    if (legAnti[0] == 0) iAntiLegA[1] = iNewA;
952    else if (legAnti[0] == 1) iAntiLegB[1] = iNewA;
953    else iAntiLegC[1] = iNewA;
954
955  // Done with splitting junction from antijunction.
956  }
957   
958  // Put together new junction parton list.
959  iPartonJun.resize(0);
960  for (int i = 0; i < int(iJunLegA.size()); ++i) 
961    iPartonJun.push_back( iJunLegA[i] );
962  for (int i = 0; i < int(iJunLegB.size()); ++i) 
963    iPartonJun.push_back( iJunLegB[i] );
964  for (int i = 0; i < int(iJunLegC.size()); ++i) 
965    iPartonJun.push_back( iJunLegC[i] );
966
967  // Put together new antijunction parton list.
968  iPartonAntiJun.resize(0);
969  for (int i = 0; i < int(iAntiLegA.size()); ++i) 
970    iPartonAntiJun.push_back( iAntiLegA[i] );
971  for (int i = 0; i < int(iAntiLegB.size()); ++i) 
972    iPartonAntiJun.push_back( iAntiLegB[i] );
973  for (int i = 0; i < int(iAntiLegC.size()); ++i) 
974    iPartonAntiJun.push_back( iAntiLegC[i] );
975
976  // Now the two junction systems are separated and can be stored.
977  return true;
978
979}
980
981//==========================================================================
982
983} // end namespace Pythia8
984
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.