MadGraph (MG) İlkay TÜRK ÇAKIR İstanbul Aydın Üniversitesi İleri Araştırmalar Uygulama ve Araştırma Merkezi

Transkript

1 MadGraph (MG) İlkay TÜRK ÇAKIR İstanbul Aydın Üniversitesi İleri Araştırmalar Uygulama ve Araştırma Merkezi Hızlandırıcı ve Parçacık Fiziği Bilgisayar Uygulamaları IV Anadolu Üniversitesi, Eskişehir 1-8 Şubat, 2015

2 ANA HATLAR MadGraph nedir? Neden Kullanılır? Nasıl Kurulur? Pythia, PGS/DELPES ile Kullanımı Model Oluşturma Uygulamalar / Ödevler 2!

3 MG NE YAPAR? CalcHEP/CompHEP benzeri, ağaç seviyesinde matrix elemanı hesaplayıcısı, tesir kesiti hesabı ve olay üretimi yapılabilir. Uzun süre C++/Fortran ile hazırlanan MG4 kullanılmış, 2010 yılından bu yana Python dilinde hazırlanan MG5 kullanılmaktadır. Diğer MC üreticilerine göre; Grid üzerinde, çok çekirdekli ya da küme bilgisayarlarda (pbs) daha başarılı hesaplama yapar. Kullanıcı için grafik arayüzü yoktur. Terminal üzerinde arayüz sunar. Sonuçlar html olarak verilir. 3!

4 MG NEDEN KULLANILIR? Basit bir Tesir kesiti hesabı; Matris elemanı karesi: Feynman diagramlarının genlikleri yoluyla gelir, diagramlar modelinin tüm etkileşim ve parçacık bilgisini taşıyan lagrangieni ile elde edilir. F başlangıç durumları üzerinden alınan ortalama faktörlerdir. Tüm faz uzayı (PS) üzerinden integral alınarak hesaplanır. 4!

5 MG NEDEN KULLANILIR? Hadron Çarpıştırıcısında bir tesir kesiti hesabı; Tüm partonlar üzerinden toplam alınır (a ve b) f: parton dağılım fonksiyonları (PDF) a ve b protondan gelen birer parton ve x parton fraksiyonları olmak üzere f(x) partonların protonlardan gelme olasılığını gösterir. 5!

6 MG NEDEN KULLANILIR? Ana Fikir: Teorisi belirlenmiş bir modele ait verinin (MC), deney verisi ile karşılaştırılabilmesi gerekir. BSM Modeli?? Deney Verisi 6!

7 MG NEDEN KULLANILIR? Ana Fikir: Teorisi belirlenmiş bir modele ait verinin (MC), deney verisi ile karşılaştırılabilmesi gerekir. BSM Modeli?? Deney Verisi Lagrangien Detektör Simülasyonu Feynman Kuralları Parton Showers Hadronizasyon Sinyal / Background Parton Level Olay Üretimi 7!

8 MG NEDEN KULLANILIR? Teorisi belirlenmiş bir modele ait verinin (MC), deney verisi ile karrşılaştırlabilmesi gerekir.?? BSM Modeli Lagrangien Deney Verisi PGS / Delphes FeynRules Pythia8 Feynman Kuralları Model Dosyası Madgraph Detektör Simülasyonu MadEvent Sinyal / Background 8! Parton Level Olay Üretimi Parton Showers Hadronizasyon

9 MG NEDEN KULLANILIR? Yüksek enerjili çarpışmalarda, detektörlerde son aşamada ortaya çıkan hadronlaşma gözlemlenir. Hadronlaşma: Başlangıçta sürece giren kuark ya da gluonların, son durumda bozunarak asimptotik özgürlüğün izin verdiği ölçüde bir araya gelerek yine kuark ya da gluon ışınımı yapmasıdır. 9!

10 MG NE VAR? 10!

11 MG5 Genel Kullanım Bilgileri u İndirmek için adresinden indirdiğiniz tar dosyasını açınız. (Şimdi gerekli değil). u HPFBUO4 de MG5_aMC_v2_2_2.tar dosyası sanal linux sisteminizde hazır ve sizin çalıştırmanızı bekliyor. u Unix sistemler üzerinde çalışır, tek, çok çekirdek ve pbs kullanır. Sonuçlar html olarak verilir. Yeni model girmek biraz zahmetli Farklı PDF ler seçilebilir) Polarizasyon ve jet eşleştirme mümkün u Yazım tarzı: p p > t t ~(antiparçacık ~ile gösterilir.,, ile p~yoktur. Parçacıklar arası bir boşluk bırakılmalıdır.) x x > z > y y y (z arada olsun) x x > y y y /z (z hiç olmasın)!

12 MG5 GENEL KULLANIM BİLGİLERİ Model seçimi ve yüklenmesi (default: SM) : Sürecin girilmesi: Çalışma dizininin oluşturulması: Bazı opsiyonel komutlar: Diagramlar Ara parçacıkların / bozunum kanallarının belirtilmesi: Ara parçacıkların dışarlanması: Yeni süreçlerin eklenmesi: 12!

13 MG5 KURULUM VE İLK ÇALIŞTIRMA u Eğer MG5 I kendiniz indirdi iseniz açın ve ek yazılımları yüklemeniz gerekir. cd MG5_aMC_v2_2_2/./bin/mg5_aMC MG5_aMC> install pythia-pgs MG5_aMC> install ExRootAnalysis MG5_aMC> install MadAnalysis MG5_aMC> install Delphes u HPFBU4 de ise sanal Linux kullanacaksınız. Başlayalım: cd softwares/mg5_amc_v2_2_2!

14 MG5 Çalışınca bir arayüzü sunar J Tutorial komutu ile sonra inceleyebiliriz.

15 ÖRNEK -1 Başlayalım e-e+->mu-mu+ nano proc.dat./bin/mg5_amc proc_card.dat komutu ile bu süreç için alan açılır. Örneğin oluşan alan PROC_sm_3 olabilir. ls -sltr

16 Artık çalışma alanımıza gidebiliriz. cd PROC_sm_5 Süreç ve hızlandırıcı özellikleri, olay sayısı run_card.dat dosyasından seçilir. nano Cards/run_card.dat

17 Süreç durumunu görmek için firefox index.html yada PROC_sm_5 içinden index.html dosyasında

18 ./bin/generate_events Hangi seviyede çalışacağız? 0 seçelim

19 index.html dosyasında Process Information Result and Event Databased

20 Seviye 3 seçelim sonra 0 ve Delphes kartında (delphes_card.dat)değişiklik isterseniz 4 e basıp bu değişikliği yapabilirsiniz! Tesir Kesiti PARTON SEVİYESİ Quarklar,leptonlar Olay Sayısı HADRON SEVİYESİ hadronlar, mezonlar ALGIÇ SEVİYESİ

21 Tesir kesitine tıklarsak!

22 Ayrıca kendiliğinden üretilmiş çizimlere tıklayarak ulaşabiliriz.!

23 ÖRNEK -2 Bıkmak Yok pp > Z > jbb~ nano proc.dat./bin/mg5_amc proc_card.dat komutu ile bu süreç için alan açılır. Örneğin oluşan alan PROC_sm_6 olabilir. ls -sltr

24 Artık çalışma alanımıza gidebiliriz. cd PROC_sm_6 Süreç ve hızlandırıcı özellikleri, olay sayısı run_card.dat dosyasından seçilir. nano Cards/run_card.dat

25 Seviye 3 seçelim sonra 0 ve Delphes kartında (delphes_card.dat)değişiklik isterseniz 4 e basıp bu değişikliği yapabilirsiniz! Süreç durumunu görmek için firefox index.html yada PROC_sm_6 içinden index.html dosyasında

26

27 Tesir Kesitine Tıklayın! Feymnan çizimlerini için tıkla!

28 HPFBUO4+! BİR TIK DAHA :)! MG'a MODEL EKLEME

29 cd models/usrmod_v4! nano README.txt!

30 !! - READ.txt: HPFBO4+ öğrencileri beni oku.!.dat,.f,.inc,.pl gibi dosyalar mevcut.! 1- particle.dat dosyası düzenlenir.! 2- interaction.dat dosyası düzenlenir.! 3- VariableName.dat dosyası düzenlenir.! 4-./ConversionScript.pl (Kabuk betiğini çalıştırır.)! 5- coupling.f ve param_card.dat dosyaları düzenlenir.! 6- make testprog! ÖRNEK: 7-./testprog Z'Z'Z! köşesini ele alalım, sürecimiz pp>z'z' sürecini inceleyelim.

31 ADIM I- particle.dat dosyasını açalım. Modeldeki bütün parçacıkları listeler. Yeni bir parçacık katmak istersek; #MODEL EXTENSION #END arasına yeni parçacığın parametreleri yazılır. 1.sütun / 2. sütun particle.dat dosyasını açınız, Z parçağını zp ile tanımlayalım. 3. sütun 4. sütun 5. sütun 6. sütun 7. sütun 8.sütun 9.sütun Parçacık / karşıtparçacık isimleri Parçacık tipi (Vector, Fermion, Scalar v.b.) Feynman diyagramı Kütle için en fazla beş karakter Genişlik için en fazla yedi karakter Parçacık renk tipi S: Scaler T: Triplet O: Octet) Feynman Diyagramı için etiket ismi PDG Kodu zp/zp V W ZMASS ZPWIDTH S ZP 32

32 Yani bu şekilde...!

33 ADIM II- interaction.dat dosyasını açalım.. Standard Model köşelerinin listesini verir. En sonda; # USRVertex altına yeni köşe girilir. GNNZ etkileşme köşesi olsun.

34 ADIM III- variablename.dat dosyasını açalım. GNNZ=param1/(param2**2)*sqrt(param3) olsun. #MODEL EXTENSION altına param1 #comment for the first param param2 #comment for second param param3 #comment for third param

35 ADIM IV- Shell script dosyasını çalıştırınız../conversionscript.pl yes: eski dosyaları arşive alır

36 ADIM V- coupling.f değiştirilir. GNNZ=param1/(param2**2)*sqrt(param3) yazalım.

37 ADIM VI-param_card.dat dosyası değiştirilir.!!

38 ADIM VII- make testprog./testprog NOT: Eğer çalışmaz ise makefile içinde FC=gfortran yazınız!!!

39 ./bin/mg5_am! import model_v4 usrmod_v4!

40 generate p p > zp zp! display diagrams!

41 launch! Sürec hakkında bilgi almak için cd PROC_usrmod_v4_0 dosyasından index.htm den bakılabilir.

42 Seçim yapılır hatırlayın, buarada 3 seçelim mi?!

43

44

45

46 ! 14 TeV lik LHC de mu+mu-mu+mu- üretme tesir kesiti bulun, ancak! olaylarda Higgs olmasın, 1000 tane olay üretiniz, olayları Delphes den geçiriniz.!