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示例

文件 › 打开示例载入示例提供十八二十六二十七份可直接计算的文稿。它们不是截图:每一份都能打开、重算、修改。下面的数值,是引擎在文稿保持出厂状态时给出的。在 iPad 上,列表只显示其中二十个:Pythia 的示例 21 和 26 在安装其模块后加入;Herwig、Sherpa、WHIZARD 和 CalcHEP 的示例(22 至 25)只在 Mac 和 PC 上。在 iPad 上,列表只显示其中二十个:Pythia 的示例 21、26 和 27 在安装其模块后加入;Herwig、Sherpa、WHIZARD 和 CalcHEP 的示例(22 至 25)只在 Mac 和 PC 上。

它们只读:第一次改动时,macOS 会提议另存一份副本:动手之前请用文件 › 另存为…存一份副本;在 iPad 上,用工具栏的载入示例按钮载入,它会把内容复制到当前打开的文稿中。若想要带路的旅程而非一份目录,请看教程。

标准模型

示例它показ показывает什么给出什么
01 — e+e−→μ+μ−e^+e^-\to\mu^+\mu^-,Z 峰四张图相加,γ\gamma 与 ZZ 同在,取 s=MZ\sqrt s = M_Z。能量曲线画出共振,分析标签页显示干涉。σ=1.98 nb\sigma = 1.98\ \mathrm{nb}(91.19 GeV)
02 — μ 子衰变三体衰变,用蒙特卡罗在相空间上积分。正是这项测量定下了 GFG_F,而树图计算把它找了回来:与实测 2.197 µs 的差距,就是这里没有的辐射修正。τ=2.19 μs\tau = 2.19\ \mu\mathrm s
03 — e+e−→W+W−e^+e^-\to W^+W^-规范相消:单独看,γ\gamma、ZZ、ν\nu 三张图都随能量增长;它们的和却不增长。在「图」一栏里取消勾选其中一张,就能看到和发散。σ=19.2 pb\sigma = 19.2\ \mathrm{pb}(200 GeV)
06 — Z→bbˉZ\to b\bar b一个分宽度及其分支比,由模型的总宽度得出。Γ=363 MeV\Gamma = 363\ \mathrm{MeV},BR 14.5 %14.5\ \%
07 — h→τ+τ−h\to\tau^+\tau^-希格斯的耦合正比于质量:同一份文稿换成 μ 子,数值小三百倍。Γ=0.259 MeV\Gamma = 0.259\ \mathrm{MeV},BR 6.4 %6.4\ \%
08 — uuˉ→ttˉu\bar u\to t\bar tQCD:五张图,颜色求和与初态平均都由引擎完成。σ=5.09 pb\sigma = 5.09\ \mathrm{pb}(1 TeV)

只有 QED

两个教科书过程,在 QED 模型里——四个场,一个顶点。引擎在做什么,在这里最容易读出来,因为再没有别的可读。

示例它显示什么
04 — Bhabhae+e−→e+e−e^+e^-\to e^+e^-:ss 通道与 tt 通道,以及二者的干涉。它的总截面并不存在——向前方向的光子极点使之发散——而这正是要领:要看的是 dσ/dΩ,或者加了角度切割之后的 σ\sigma。
05 — 康普顿e−γ→e−γe^-\gamma\to e^-\gamma:初态里有一个光子,对其极化求和,并找回克莱因–仁科公式。

强子

Hadrons 模型把强子当作点状:没有形状因子,因此半个 GeV 量级以上的动量转移一概不适用。它的耦合是按 PDG 的分宽度调定的,这正是这些示例能与测量相比的缘由。

示例它显示什么给出什么
09 — π0→γγ\pi^0\to\gamma\gamma轴反常,写成一个有效顶点。Γ=7.79 eV\Gamma = 7.79\ \mathrm{eV}
10 — 中子衰变三体衰变,在 Dalitz 相空间上积分。与实测(879 s)的差距,正是一个没有辐射修正的树图计算所应有的。τ=946 s\tau = 946\ \mathrm s
11 — Λ→pπ−\Lambda\to p\pi^-超子的非轻子衰变,S 与 P 振幅。Γ=1.61×10−15 GeV\Gamma = 1.61\times10^{-15}\ \mathrm{GeV},BR 63.9 %63.9\ \%
12 — τ→πν\tau\to\pi\nu一个衰变常数 fπf_{\pi},可从这个分支比中量出。BR 10.6 %10.6\ \%
13 — J/ψ→μ+μ−J/\psi\to\mu^+\mu^-与光子耦合的矢量介子;常数由 Γee\Gamma_{ee} 定下。Γ=5.55 keV\Gamma = 5.55\ \mathrm{keV},BR 6.0 %6.0\ \%
14 — e+e−→π+π−e^+e^-\to\pi^+\pi^-从轻子初态看到的 ρ\rho 共振。0.5 到 1 GeV 的能量曲线给出它的形状。峰顶 σ=1.15 μb\sigma = 1.15\ \mu\mathrm b
19 — π+p→π+p\pi^+p\to\pi^+pΔ(1232)\Delta(1232) 共振,由一个自旋 3/2 的场承载。这是唯一能看到完整量级强子截面的示例。峰顶 0.18 b0.18\ \mathrm b
20 — Ω−→ΛK−\Omega^-\to\Lambda K^-十重态中最重的一员,自旋同样是 3/2。Γ=5.44×10−15 GeV\Gamma = 5.44\times10^{-15}\ \mathrm{GeV},BR 67.8 %67.8\ \%

标准模型之外

示例它显示什么给出什么
15 — e−e−→W−W−e^-e^-\to W^-W^-马约拉纳中微子造成的轻子数破坏:没有它就不可能的过程。Denner 的费米子流规则在此发挥作用。σ=7.6×10−3 pb\sigma = 7.6\times10^{-3}\ \mathrm{pb}(500 GeV)
16 — X→uuX\to uuGeorgi–Glashow 的 X 玻色子,破坏重子数。它的宽度只取决于 g5g_5 和自身质量。Γ=g52M/24π\Gamma = g_5^2M/24\pi
17 — uu→e+dˉuu\to e^+\bar d把质子衰变看作一次散射,置于大统一能标。截面说明了为什么从未见过它。σ≈7×10−26 pb\sigma \approx 7\times10^{-26}\ \mathrm{pb}(2×1015 GeV2\times10^{15}\ \mathrm{GeV})
18 — e+e−→χ~10χ~10e^+e^-\to\tilde\chi^0_1\tilde\chi^0_1一个从 UFO 导入的模型——MSSM_SLHA2,822 个顶点——取 SPS1a 点。理论标签页里有它的导入备注。σ=269 fb\sigma = 269\ \mathrm{fb}(500 GeV;文献:250–300 fb)

生成器的实际运行

六份文稿,只有装了 TreeLevel Tools 才有意义:同一个过程,200 GeV 的 e+e−e^+e^-,轮流交给每个生成器。请在生成空间里打开它们;没有这些工具,它们仍是普通的计算文稿。

在 iPad 上,只提供 Pythia 的两个文稿 21 和 26,且须先安装 Pythia 8 模块。其余四个——Herwig、Sherpa、WHIZARD、CalcHEP——只在 Mac 和 PC 上。

在 iPad 上,只提供 Pythia 的三个文稿 21、26 和 27,且须先安装 Pythia 8 模块。其余四个——Herwig、Sherpa、WHIZARD、CalcHEP——只在 Mac 和 PC 上。

示例它显示什么
21 — Pythia 8e+e−→bbˉe^+e^-\to b\bar b(σ=3.07 pb\sigma = 3.07\ \mathrm{pb})交由 Pythia 接手:部分子簇射、强子化、衰变。从四个部分子出发,最后得到几百个粒子。
22 — Herwig 7同样的工作,作用在 e+e−→W+W−e^+e^-\to W^+W^-(σ=19.2 pb\sigma = 19.2\ \mathrm{pb})上,用按角度排序的簇射和团簇模型。两套簇射胜过一套:比较它们才是目的。
23 — Sherpa 3Sherpa 不回读事件:它接到的是过程——束流与末态——并自己算出来。因此它的截面是它自己的,要拿去和树图的 3.07 pb 对照。
24 — WHIZARD 3原理相同,换一个引擎:WHIZARD 把过程改写成 Fortran 并在运行时编译。它经由容器运行。
25 — CalcHEP 3只给矩阵元,不做簇射,作用在 e+e−→μ+μ−e^+e^-\to\mu^+\mu^-(σ=2.99 pb\sigma = 2.99\ \mathrm{pb})上:对那个数字的第二种意见,仅此而已。
26 — 对撞机模式“加速器”来源唯一不从图出发的一份:定下束流与能量,Pythia 产生什么就是什么,而所画过程的截面靠数出来测量。见生成事件。
27 — 相互作用区示例 21 的过程,加上 Pythia 赋予其部分子和强子的位置。生成事件后,放大探测器的一个截面并选择原子按钮:簇射、弦以及由弦诞生的强子,以飞米尺度呈现——这是生成器的模型,并非测量。参见相互作用区。

打开它们,改动它们

示例和别的文稿没有两样:理论就装在里面,所以在任何机器上都能照样计算。使它成为「示例」的,是它已经摆好了——外线命名了,能量设好了,图也生成了。学起来最短的路,是打开一份,另存一份副本,然后只改一件事:一个质量、一个能量、一条外线。结果会自己重做一遍。