MC Generators

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Intro

Essentials

Below follows a list of Monte Carlo generators typically used at Hermes.

  • Should the background generator also be mentioned? Does it fit here? It doesn't generate a certain type of physics, it rather serves for detector studies.

Inclusive / Semi-Inclusive

disNG

  • uses the LEPTO (unpolarized) or PEPSI (polarized) generator:
    • LEPTO is a Monte Carlo generator which simulates unpolarized lepton-nucleon DIS scattering (see arXiv or Comp. Phys. Comm.)
    • PEPSI (Polarized Electron Proton Scattering Interactions) is an extension of LEPTO for polarized beams and targets (see Comp. Phys. Comm.)
  • Simulates inclusive cross section (⇒ normalization to number of DIS events is possible)
  • Processes: DIS, QCDC (QCD Compton), PGF (Photon Gluon Fusion) (⇒ first order QCD processes)
  • Uses event weights to simulate kinematic dependence of the cross section ("generate in a kinematic box"). How to weight events
  • Can only simulate hadrons for Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle Q^{2}>0.5\,\mathrm {GeV} ^{2}} and Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle W^2>4\,\mathrm{GeV}^2}
  • The RADGEN package in gmc_DISng calculates radiative corrections.

Pythia

  • The PYTHIA generator used at HERMES is based on PYTHIA6 (Manual: PDF)
  • Much more complete (compared to disNG) description of semi-inclusive cross section
  • Inclusive cross section: misses elastic Bethe-Heitler (⇒ normalization to DIS not meaningful)
  • Processes: DIS, QCDC, PGF, elastic vector mesons, resolved photons ...
  • Targets: proton, neutron
  • Events are generated according to the relative cross section of the processes ("accept-reject") ⇒ g1MEvent.Weight=1. How to weight events
  • Can generate hadrons down to Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle Q^2\sim 0.\,\mathrm{GeV}^2} and Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle W^2>4\,\mathrm{GeV}^2} ⇒ fine for photo-production

gmc_trans

  • The Hermes software gmc_trans is being replaced with a new C++ GMC_Trans. The new GMC_Trans is not part of official Hermes software, as it can be used independently. However, it is possible have the new GMC_Trans output to a devents file suitable for the HMC-TMC-writeMC chain.
  • simulates semi-inclusive 1-hadron production on transversely polarized protons
  • throws hadron kinematics according to semi-inclusive 6D DIS cross section (no event weights), using standard PDFs and FFs and Gaussian ansatz for transverse-momentum dependence
  • presently available are pions and charged kaons
  • azimuthal amplitudes implemented: Sivers, Collins; partially Boer-Mulders, Cahn, Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \sin\phi_S}
  • HERMES Internal Report [1] about details of gmc_trans
  • detailed talk [2] from November 2007 transversity-group meeting in Ferrara
  • similar but more recent talk [3] at Beijing 2008 Transverse-Spin Workshop
  • latest (but again similar:-) talk [4] (present status)
  • open issues:
    • cross section integration for accurate weighting of quark flavors
    • complete implementation of other twist-2 terms
    • twist-3 terms (positivity check, moments calculation)
    • correct check of XSec'n positivity (at the moment probably too stringent)
    • nucleon target (available for f1 and g1, but not for TMDs and h1)

A very brief "How to use gmc_trans?"

  • make sure you have a copy of the frag/ directory (1) in the current working directory
  • run(2) gmc_trans like any other gmc generator:
  • adjust parameters (GMC > set <parameter> <value>)
  • GMC > init
  • GMC > events number

(1) e.g., from /group02/trangrp/GMC_TRANS/EXAMPLE_SCRIPTS/

(2) e.g., /hermes/new/bin/gmc_trans

  • most likely there will be a positivity violation because of Cahn effect
  • present version has per default a Cahn effect switched on (that violates positivity)
    • could set it to zero (via “set ScaleCahn”)

An even shorter "How to analyse gmc_trans data"

  • no event weights as thrown according to cross section
  • gmc_trans only gives gmc_devents file (as with most HERMES MC generators)
  • tracking can be done using either HSG or HMC-HRC
  • in both cases TMC is needed for the target magnet correction (if TMagnet is switched on in detector simulation)
  • last but not least smDSTwriter might be useful
  • mcUser table provides a wealth of information about settings and events, e.g., moments and cross sections for specific kinematic point

Lepto with Cahn

  • This MC is based on the standard LEPTO unpolarized generator, which generates the event kinematics uniformly in Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle Q^{2}} and Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \nu} , therefore an event weight depending on the cross-section is needed. The fragmentation, based on the Lund String model, is performed by JETSET, while the radiative corrections are evalueted by the RADGEN program.
  • The difference of this generator compared to the standard LEPTO is the presence of the Cahn (R. Cahn, Phys.Lett.B78:269, Phys.Rev.D40:3107) azimuthal dependence implemented in the cross-section by Anton Jgoun by adding a non-zero quark intrinsic momenta (Anton's note, pag. 4-5).

This means that:

    • in a Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle 4\pi} geometry, standard MC are flat, while this Monte Carlo will provide an azimuthal modulation given only by the Cahn model (Born azimuthal modulation for h^+/h^-);
    • in an hrc production the Cahn modulation will be coupled to the azimuthal modulation due to HERMES acceptance and radiative effects.

Unfortunately we just have from Anton the executable so we can't change the input.

gmc_decay

  • Generator used in the Lambda-analysis. Worthwhile describing?

Exclusive

gmcDVCS

gmcDVCS models the DVCS process, elastic Bethe Heitler (BH) and associated BH (resonant production) and the interferences terms between the DVCS and the BH processes (no semi-inclusive production).

  • Processes (for more explanation, see MC processes relevant to DVCS)
    • Elastic-Bethe Heitler
      • Mo-Tsai radiative correction formalism
    • Associated Bethe-Heitler
      • The associated BH process for resonant states (Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle W<1.4} GeV) is simulated.
      • The total cross section Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \left. \sigma(\gamma p)\right.} is calculated using the Brasse parameterization for the inclusive cross section in the resonance region measured at SLAC.
      • The individual cross-sections for single-meson decay channels in the resonance region (e.g., Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle \Delta ^{+}\rightarrow p\pi ^{0}} ) are modelled according to the Maid2000 model.
    • Coherent Bethe-Heitler on deuterium
      • The only part that is implemented for the coherent process in gmcDVCS is the unpolarized cross section (Mo-Tsai formalism, PDFs: MRS Set(A) (L230-Msb) and low-Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle Q^2} structure functions ) plus the beam-helicity dependent part of the cross section (Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle A_{\mathrm{LU}}} hep-ph/0202279): Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \sigma_{\mathrm{coherent}}=\sigma_{\mathrm{BH}}\cdot(1+\lambda A_{\mathrm{LU}}\sin\phi)} . The coherent part of the generated cross section does not contain the target polarization dependent part, therefore the target-polarization related asymmetries are zero. Instead, the incoherent part in generated MC sample is separated and the asymmetry amplitudes are extracted from the corresponding reconstructed events.
  • Input
    • Available targets: proton and deuteron. Cross-sections for proton or neutron target
    • 5 different input GPD models available (VGG-type)
      • Can be selected by the analyzer by using the corresponding event weight in g1mcUser
      • The input GPDs result in non-vanishing DVCS asymmetries which are related to linear combinations of GPDs
      • Note that VGG does not contain coherent contributions. To obtain the asymmetries on deuterium, the sum of the incoherent process on the proton and neutron is taken.
  • Technical Notes
    • No cut on mcweight required from communication with Charlotte. Reference: B. Krauss' thesis (p273). g1MEvent.Weight: one should require abs(g1MEvent.Weight-1)<0.001 to avoid singularities in the BH x-section.
  • Reference: see B. Krauss' thesis
  • Source code: /group01/mcgrp/GMC_R25_0808/src/dvcs

gmc_Dual

  • gmc_Dual is an alternative MC generator to gmcDVCS. It has a different GPD ansatz in the input model: Guzey's minimal dual parameterization GPD model.
  • It models the elastic process (DVCS+BH+interference), no resonance production and no semi-inclusive production.
  • Available targets: H, D-2, He-4, N-14, Neon-20, Kr-84, Xenon-131.
  • The cross-section for Bethe Heitler, DVCS and their interference is calculated according to [DVCS-theo-002] .
  • All Compton Form Factors are supplied in Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle (x,Q^2,-t)} -grids.
  • Events are generated by the accept-reject method according to the calculated cross-section grid.
  • Deuterium: coherent part of x-section available since May 2008 (same as in gmc_DVCS);
  • Other nuclear targets, coherent/incohrent xsections calculated according to Ref. arXiv 0801.3235
  • Hongxue's gmc_Dual README (pdf-file)
    • About the generator
    • MC-data comparison of kinematic variables
  • gmc_Dual is an alternative to VGG to estimate the "4-in-1" systematic uncertainty for the DVCS analysis.

gmc_exclpion

  • Generates exclusive or Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \pi^0} (option "set mode 2" or 1, respectively, in gmclogon.kumac) using the VGG and Piller models (see References below). Both models are GPD-based models.
  • The source code can be found (as of February, 2009) in /hermes/r25/gmc/src/exclpion/.
  • A description of the package and how-to instructions are provided in the accompanying README file.
  • Features:
    • Radiative corrections are implemented only for Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \pi^+} (RADGEN).
    • Power corrections are implemented only for the GPD Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \tilde{E}} .
    • The Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle t^\prime} -dependent parameterisation of the VGG model was modified to describe the corresponding data distributions.
    • Each generated event has an event weight corresponding to the electroproduction cross section calculated event by event by the VGG model or related to the cross section shape of the Piller model.
    • No transverse proton-spin asymmetry is implemented.
  • This is the main generator behind the studies for the HERMES publication on the exclusive Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \pi^+} cross section (note that for the paper, the Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \phi} -dependent parameterisation of the VGG model was also modified).
  • gmc_excl is an older branch in the official gmc repository untouched since 2001

References:

gmc_autpion

  • This gmc is not official yet. The maintainer is Ivana.
  • Comment by Caro after analysis meeting 19.2.2009: I understood that gmc_autpion is a clone of gmc_dual, that it has no RADGEN part (i.e. no radiative corrections) and that it works with the accpet-reject method, i.e. weight=1. Could this please also be mentioned, Ivana, when you write this section?

rhoMC

  • Generates exclusive Vector Mesons
    • The codes for have been cross checked
    • Some versions of rhoMC contain the generation of Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \phi} and Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \omega}
  • For most of the kinematic variables rhoMC generates flat distributions in a kinematic box and weights each event with the corresponding cross section, called weight. The kinematic distributions are physical only after weighting each event with the corresponding weight.
  • Radiative corrections are not implemented
  • Available targets: proton, deuteron and heavy targets (Kr,Xe...)
  • In the case of an unpolarized or longitudinal polarized beam and an unpolarized target, the cross section of exclusive electroproduction and decay of Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \rho^0} mesons is described by 8 independent variables. In case of a transversely polarized target there is an additional independent variable Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \phi_s } .
Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle E^{\prime }(GeV)} Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle Q^2 (GeV^2) } Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \phi_e } Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle t (GeV^2) } Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle M_\rho (GeV) } Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle \phi } Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \cos\theta } Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \Psi=\phi-\varphi } Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \phi_s }
Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle [0:27.57] } Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle [0.1:30]} Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle [0:2\pi] } Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle [t_{min}:t_{max}] } Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle [M_{min}:M_{max}] } Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle [0:2\pi] } Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle [0:2\pi] } Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle [0:2\pi] }
  • The cross section of exclusive Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \rho^0} production can be factorized in terms of angle-independent and angular dependent parts.
    • There are several possibilities to generate the angle-dependent part, i.e. the angular distribution, like 3-dimensional, isotropic, asumming SCHC, integrated over the angles Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \phi } and ...
  • A detailed explanation about all the steps of generation can be found in A. Rostomyan's thesis.
  • rhoMC for omega version: NEEDEXPERT:Sasha
  • Many non-official extensions of rhoMC have been used for various analysis. Non-official versions are being cataloged at Extensions to rhoMC.

More Info

Code Repository

  • At some point we need to define how and where we store all the gMC executables and the scripts (*.kumacs and batch scripts) to run the MC!
Abgerufen von „https://hermes-wiki.desy.de/index.php?title=MC_Generators&oldid=12238“