Жоғары Энергиялық Бөлшектер Физикасында Оқиға Жасаушылар
Event generator
Жоғары энергиялық бөлшек физикасындағы оқиғаларды модельдеуге арналған бағдарламалық құралдар. Бұл құралдар бөлшектердің өзара әрекеттесуін симуляциялайды, күрделі процестерді есептейді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Оқиға генераторлары – жоғары энергиялы бөлшектер физикасының симуляцияланған оқиғаларын жасайтын бағдарламалық кітапханалар. Олар бөлшектер үдеткіштерінде, коллайдер эксперименттерінде немесе ерте ғаламда пайда болатын оқиғаларды кездейсоқ түрде жасайды. Оқиғалар процестер деп аталатын түрлі топтарға бөлінеді, олар бөлшектердің өзара әрекеттесуі немесе ыдырауы туралы мақалада талқыланған. Оқиғадағы соқтығысу және ыдырау процестерін сипаттаудағы ағаш деңгейіндегі бұзылған кванттық өріс теориясының қарапайым құрылымына қарамастан, байқалатын жоғары энергиялы процесс көбінесе фотондар мен глюондардың тежегіш сәулеленуі немесе циклдық диаграммаларға түзетулер сияқты маңызды өзгерістерді қамтиды, оларды диаграммалық деңгейде нақты есептеулерде оңай бағалау қиын. Сонымен қатар, QCD байланыс күйлерінің бұзылмалы табиғаты бұзылған кванттық өріс теориясының мүмкіндіктерінен тыс және торлы QCD-дегі қазіргі есептеулерге де қол жетімсіз ақпаратты қосуды талап етеді. Ал бірнеше лептон мен адроннан күрделірек соқтығысу жүйелерінде (мысалы, ауыр иондардың соқтығысуы) жүйенің ұжымдық мінез-құлқы феноменологиялық сипаттаманы қажет етеді, оны негізгі өріс теориясынан қарапайым есептеулер арқылы алу қиын.
Event generators are software libraries that generate simulated high energy particle physics events. They randomly generate events as those produced in particle accelerators, collider experiments or the early universe. Events come in different types called processes as discussed in the Automatic calculation of particle interaction or decay article. Despite the simple structure of the tree level perturbative quantum field theory description of the collision and decay processes in an event, the observed high energy process usually contains significant amount of modifications, like photon and gluon bremsstrahlung or loop diagram corrections, that usually are too complex to be easily evaluated in real calculations directly on the diagrammatic level. Furthermore, the non perturbative nature of QCD bound states makes it necessary to include information that is well beyond the reach of perturbative quantum field theory, and also beyond present ability of computation in lattice QCD. And in collisional systems more complex than a few leptons and hadrons (e. g. heavy ion collisions), the collective behavior of the system would involve a phenomenological description that also cannot be easily obtained from the fundamental field theory by a simple calculus.
Симуляцияларда пайдалану
Жоғарыда айтылғандай, эксперименттік калибрлеуге әдетте есептеулерде тікелей бағалануы қиын күрделі процестер кіреді, сондықтан бөлшектер үдеткішіндегі негізгі физикалық процестің нақты тексеруі үшін, осы процесті қоршаған күрделі мінез-құлықтарды ескеру қажет. Көптеген процестерде толық процесті жеке мәселелерге бөлу мүмкіндігі бар (яғни, араласу әсері шамалы), сондықтан бұл жеке процестер бөлек есептеледі, ал олардың арасындағы ықтималдық тармақталу Монте-Карло әдістерімен жүзеге асырылады. Оқиға генераторлары жасаған соңғы күйдегі бөлшектерді детектордың симуляциясына беруге болады, бұл эксперименттік орналымның толық жүйесі үшін нақты болжам жасауға және тексеруге мүмкіндік береді. Алайда, детектордың симуляциясы көбінесе күрделі және есептеу шығындары жоғары тапсырма болғандықтан, оқиғаларды талдаудың қарапайым әдістері оқиға генераторының нәтижелері бойынша тікелей орындалады. Оқиға генераторларын құруға көмектесетін және кейде оқиға генераторларының генераторлары немесе метагенераторлары деп қарастырылатын бірнеше автоматты бағдарламалық пакеттер бар. Тарихи себептерге байланысты, көптеген оқиға генераторлары FORTRAN 77 тілінде жазылған, бірақ соңғы жылдары C++ генераторлары да пайда болып келеді. Particle Data Group оқиға генераторларындағы Стандартты Модель бөлшектері мен резонанстарды бүтін сандық кодтармен белгілеу стандартын сақтайды (бұл "PDG коды" деп те аталады).
As said above, the experimental calibration involves processes that usually are too complicated to be easily evaluated in calculations directly, so any realistic test of the underlying physical process in a particle accelerator experiment, therefore, requires an adequate inclusion of these complex behaviors surrounding the actual process. Based on the fact that in most processes a factorization of the full process into individual problems is possible (which means a negligible effect from interference), these individual processes are calculated separately, and the probabilistic branching between them are performed using Monte Carlo methods. The final state particles generated by event generators can be fed into the detector simulation, allowing a precise prediction and verification for the entire system of experimental setup. However, as the detector simulation is usually a complex and computationally expensive task, simple event analysis techniques are also performed directly on event generator results. Some automatic software packages exist, that help in constructing event generators and are sometimes viewed as generators of event generators or meta generators. Partly due to historic reasons, most event generators are written in FORTRAN 77, with a few C++ generators slowly emerging in recent years. The Particle Data Group maintains a standard for designating Standard Model particles and resonances with integer codes in event generators (also known as the "PDG code").