Advanced

Parton Shower Algorithms - Possible Improvements

Cabouat, Baptiste LU (2017) FYTM03 20171
Department of Astronomy and Theoretical Physics
Theoretical Particle Physics
Abstract
In this Master thesis, two directions have been explored to improve the current parton shower algorithm of the event generator Pythia. Firstly, three choices of transverse-momentum-ordered evolution variable have been studied for final-state radiation in order to allow more flexibility within the algorithm. These three choices turn out to be valid but they lead to more technical implementations than the default evolution variable. Secondly, a new approach, involving colour dipoles, has been set up to deal locally with recoils in initial-state radiation. It is a complementary procedure to the one present in the current version of Pythia, which is based on global recoils. This new procedure has been implemented and compared to the default... (More)
In this Master thesis, two directions have been explored to improve the current parton shower algorithm of the event generator Pythia. Firstly, three choices of transverse-momentum-ordered evolution variable have been studied for final-state radiation in order to allow more flexibility within the algorithm. These three choices turn out to be valid but they lead to more technical implementations than the default evolution variable. Secondly, a new approach, involving colour dipoles, has been set up to deal locally with recoils in initial-state radiation. It is a complementary procedure to the one present in the current version of Pythia, which is based on global recoils. This new procedure has been implemented and compared to the default one through some simulations. The use of the dipole framework leads to a smooth combination of initial-state radiation and final-state radiation. Some specific cases, such as deep inelastic scattering, are better described with this new approach. The matching between Feynman graphs and parton shower also benefits from this framework. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Standardmodellen är det teoretiska ramverk som beskriver
partikelväxelverkningar på subatomär nivå. För att
bekräfta teorins förutsägelser behöver experimentella data
samlas in. I partikelfysik kan information om hur partiklar produceras
och växelverkar med varandra erhållas genom att accelerara
partiklar till höga energier och sedan låta dem kollidera.
Detta är skälet att partikelkolliderare har byggts de senaste
årtiondena. De data som samlats in genom dessa experiment har
bekräftat att standardmodellen ger en mycket rimlig beskrivning
av det mesta av de observerade fenomenen.

Olyckligtvis kan vissa experimentella observationer inte förklaras
enbart med standardmodellen. Detta motiverar forskare att söka
efter... (More)
Standardmodellen är det teoretiska ramverk som beskriver
partikelväxelverkningar på subatomär nivå. För att
bekräfta teorins förutsägelser behöver experimentella data
samlas in. I partikelfysik kan information om hur partiklar produceras
och växelverkar med varandra erhållas genom att accelerara
partiklar till höga energier och sedan låta dem kollidera.
Detta är skälet att partikelkolliderare har byggts de senaste
årtiondena. De data som samlats in genom dessa experiment har
bekräftat att standardmodellen ger en mycket rimlig beskrivning
av det mesta av de observerade fenomenen.

Olyckligtvis kan vissa experimentella observationer inte förklaras
enbart med standardmodellen. Detta motiverar forskare att söka
efter utvidgningar av standardmodellen eller efter helt nya teorier.
Nuförtiden används kolliderare inte enbart för att validera modeller
utan också att samla experimentella antydningar om vilka riktningar
som skall utforskas. I detta sammanhang planeras kolliderare för
de kommande årtiondena.

Eftersom det är dyrt och komplicerat att bygga en kolliderare
så är det användbart att simulera vad som kan tänkas
inträffa i förväg. Med sådana simuleringar kan framtida
resultat förutses. Datorprogram som gör detta kallas
händelsegeneratorer och baseras på sannolikhetsmässiga
ansatser. Mer i detalj kan en simulering starta med två inkommande
partiklar. Dessa partiklar växelverkar sedan och producerar nya
partiklar. Varje sådan möjlig växelverkan karakteriseras av en viss
sannolikhet att inträffa. De nya partiklarna kan växelverka igen,
alternativt sönderfalla, vilket leder fram mot ett sluttillstånd.
Hela processen, från de inkommande partiklarna till slutpartiklarna,
kallas en händelse. För att en simulering skall ge relevanta
förutsägelser måste många händelser genereras.
Resultaten måste överensstämma med existerande experimentella
data, inom ramen för statistiska överväganden och gjorda
approximationer.

Därför blir händelsegeneratorer en förbindelselänk mellan
teori och experiment. De måste uppfylla teorins krav och också
reproducera experimentella observationer. Det pågår ett
ständigt arbete att förbättra effektivitet och precision av
dessa generatorer. Några förbättringsriktningar utforskas i
denna avhandling. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Cabouat, Baptiste LU
supervisor
organization
course
FYTM03 20171
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Parton shower, event generators, Monte Carlo simulations, QCD, Pythia, Final-state radiation, Initial-State radiation, evolution variable, dipole, recoils, deep inelastic scattering
language
English
id
8914885
date added to LUP
2017-06-22 11:50:10
date last changed
2017-06-22 11:50:10
@misc{8914885,
  abstract     = {In this Master thesis, two directions have been explored to improve the current parton shower algorithm of the event generator Pythia. Firstly, three choices of transverse-momentum-ordered evolution variable have been studied for final-state radiation in order to allow more flexibility within the algorithm. These three choices turn out to be valid but they lead to more technical implementations than the default evolution variable. Secondly, a new approach, involving colour dipoles, has been set up to deal locally with recoils in initial-state radiation. It is a complementary procedure to the one present in the current version of Pythia, which is based on global recoils. This new procedure has been implemented and compared to the default one through some simulations. The use of the dipole framework leads to a smooth combination of initial-state radiation and final-state radiation. Some specific cases, such as deep inelastic scattering, are better described with this new approach. The matching between Feynman graphs and parton shower also benefits from this framework.},
  author       = {Cabouat, Baptiste},
  keyword      = {Parton shower,event generators,Monte Carlo simulations,QCD,Pythia,Final-state radiation,Initial-State radiation,evolution variable,dipole,recoils,deep inelastic scattering},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Parton Shower Algorithms - Possible Improvements},
  year         = {2017},
}