~ubuntu-branches/ubuntu/trusty/pythia8/trusty-proposed

« back to all changes in this revision

Viewing changes to htmldoc/FourthGenerationProcesses.html

  • Committer: Package Import Robot
  • Author(s): Lifeng Sun
  • Date: 2012-05-22 11:43:00 UTC
  • Revision ID: package-import@ubuntu.com-20120522114300-0jvsv2vl4o2bo435
Tags: upstream-8.1.65
ImportĀ upstreamĀ versionĀ 8.1.65

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
<html>
 
2
<head>
 
3
<title>Fourth-Generation Processes</title>
 
4
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="pythia.css"/>
 
5
<link rel="shortcut icon" href="pythia32.gif"/>
 
6
</head>
 
7
<body>
 
8
 
 
9
<h2>Fourth-Generation Processes</h2>
 
10
 
 
11
A fourth generation can be accommodated within the Standard Model, 
 
12
without the introduction of any new concepts. Many experimental 
 
13
constraints exist, but it has not been fully excluded. Therefore 
 
14
we offer a simple implementation, along the lines of the top. 
 
15
It could also be useful as a template for studies of other 
 
16
new particles with similar characteristics. 
 
17
 
 
18
<p/>
 
19
The fourth generation are given names as in the third, but with a prime,
 
20
i.e. <i>b'</i> with PDG code 7, <i>t'</i> with code 8, 
 
21
<i>tau'</i> with code 17, and <i>nu'_tau</i> with code 18.
 
22
Most important for you is to assign a mass hierarchy, to decide which
 
23
fermions can decay into which. The current implementation assumes that 
 
24
mass splittings are big enough that fourth-generation fermions can
 
25
decay to third-generation ones by the emission of an on-shell <i>W</i>.
 
26
To this end, the standard three-generation CKM mixing matrix has been 
 
27
extended to include a fourth generation, see below. Since no mixing has
 
28
been implemented in the neutrino sector it would be assumed that the
 
29
lighter of <i>tau'</i> and <i>nu'_tau</i> is stable. No decay modes 
 
30
have been implemented that go beyond the Standard Model, so 
 
31
modifications would be needed if e.g. also SUSY is included in the game.
 
32
 
 
33
<h3>Production processes</h3>
 
34
 
 
35
<h4>1) <i>b'</i> processes</h4>
 
36
 
 
37
Different ways to produce <i>b'</i> quarks, singly or in pairs.
 
38
For a <i>b' t'</i> pair see section 3 below.
 
39
 
 
40
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthBottom:all &nbsp;</strong> 
 
41
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
42
Common switch for the group of <i>b'</i> production.
 
43
Also includes the process <i>f fbar' -> t' b'bar</i> in section 3 below.
 
44
  
 
45
 
 
46
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthBottom:gg2bPrimebPrimebar &nbsp;</strong> 
 
47
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
48
Scatterings <i>g g -> b' b'bar</i>. 
 
49
Code 801.
 
50
  
 
51
 
 
52
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthBottom:qqbar2bPrimebPrimebar &nbsp;</strong> 
 
53
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
54
Scatterings <i>q qbar -> b' b'bar</i> by gluon exchange. 
 
55
Code 802.
 
56
  
 
57
 
 
58
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthBottom:qq2bPrimeq(t:W) &nbsp;</strong> 
 
59
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
60
Scatterings <i>q q' -> b' q''</i> by <i>t</i>-channel exchange 
 
61
of a <i>W^+-</i> boson. 
 
62
Code 803.
 
63
  
 
64
 
 
65
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthBottom:ffbar2bPrimebPrimebar(s:gmZ) &nbsp;</strong> 
 
66
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
67
Scatterings <i>f fbar -> b' b'bar</i> by <i>s</i>-channel exchange 
 
68
of a <i>gamma^*/Z^0</i> boson. 
 
69
Code 804.
 
70
  
 
71
 
 
72
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthBottom:ffbar2bPrimeqbar(s:W) &nbsp;</strong> 
 
73
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
74
Scatterings <i>f fbar' -> b' qbar''</i> by <i>s</i>-channel exchange 
 
75
of a <i>W^+-</i> boson. Here <i>q''</i> is either <i>u</i> or
 
76
<i>c</i>.
 
77
Code 805.
 
78
  
 
79
 
 
80
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthBottom:ffbar2bPrimetbar(s:W) &nbsp;</strong> 
 
81
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
82
Scatterings <i>f fbar' -> b' tbar</i> by <i>s</i>-channel exchange 
 
83
of a <i>W^+-</i> boson. 
 
84
Code 806.
 
85
  
 
86
 
 
87
<h4>2) <i>t'</i> processes</h4>
 
88
 
 
89
Different ways to produce <i>t'</i> quarks, singly or in pairs.
 
90
For a <i>b' t'</i> pair see section 3 below.
 
91
 
 
92
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthTop:all &nbsp;</strong> 
 
93
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
94
Common switch for the group of <i>t'</i> production.
 
95
Also includes the process <i>f fbar' -> t' b'bar</i> in section 3 below.
 
96
  
 
97
 
 
98
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthTop:gg2tPrimetPrimebar &nbsp;</strong> 
 
99
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
100
Scatterings <i>g g -> t' t'bar</i>. 
 
101
Code 821.
 
102
  
 
103
 
 
104
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthTop:qqbar2tPrimetPrimebar &nbsp;</strong> 
 
105
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
106
Scatterings <i>q qbar -> t' t'bar</i> by gluon exchange. 
 
107
Code 822.
 
108
  
 
109
 
 
110
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthTop:qq2tPrimeq(t:W) &nbsp;</strong> 
 
111
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
112
Scatterings <i>q q' -> t' q''</i> by <i>t</i>-channel exchange 
 
113
of a <i>W^+-</i> boson. 
 
114
Code 823.
 
115
  
 
116
 
 
117
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthTop:ffbar2tPrimetPrimebar(s:gmZ) &nbsp;</strong> 
 
118
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
119
Scatterings <i>f fbar -> t' t'bar</i> by <i>s</i>-channel exchange 
 
120
of a <i>gamma^*/Z^0</i> boson. 
 
121
Code 824.
 
122
  
 
123
 
 
124
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthTop:ffbar2tPrimeqbar(s:W) &nbsp;</strong> 
 
125
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
126
Scatterings <i>f fbar' -> t' qbar''</i> by <i>s</i>-channel exchange 
 
127
of a <i>W^+-</i> boson.
 
128
Code 825.
 
129
  
 
130
 
 
131
<h4>3) Pair-processes with different flavours</h4>
 
132
 
 
133
Different ways to produce two different fourth-generation fermions.
 
134
 
 
135
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthPair:ffbar2tPrimebPrimebar(s:W) &nbsp;</strong> 
 
136
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
137
Scatterings <i>f fbar' -> t' b'bar</i> by <i>s</i>-channel exchange 
 
138
of a <i>W^+-</i> boson.
 
139
Code 841.
 
140
  
 
141
 
 
142
<p/><code>flag&nbsp; </code><strong> FourthPair:ffbar2tauPrimenuPrimebar(s:W) &nbsp;</strong> 
 
143
 (<code>default = <strong>off</strong></code>)<br/>
 
144
Scatterings <i>f fbar' -> tau' nu'_taubar</i> by <i>s</i>-channel 
 
145
exchange of a <i>W^+-</i> boson.
 
146
Code 842.
 
147
  
 
148
 
 
149
<p/>
 
150
Missing in this list is scatterings <i>q q' -> t' b'</i> by 
 
151
<i>t</i>-channel exchange of a <i>W^+-</i> boson, since currently
 
152
the matrix element for such processes have not been implemented for
 
153
two massive particles in the final state. Since this process would
 
154
involve two CKM-suppressed vertices it ought to be small. 
 
155
 
 
156
<h3>Parameters</h3>
 
157
 
 
158
The Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix is extended by seven further values.
 
159
So as not to mess up the Standard Model, the normal 3 * 3 matrix is
 
160
kept unitary, and so the new off-diagonal elements lead to a slight
 
161
breaking of this. For exploratory studies this should be good enough;
 
162
more detailed 4 * 4 tunes to data would only make sense the day there
 
163
are evidence for the existence of a fourth generation. 
 
164
 
 
165
<p/><code>parm&nbsp; </code><strong> FourthGeneration:VubPrime &nbsp;</strong> 
 
166
 (<code>default = <strong>0.001</strong></code>; <code>minimum = 0.0</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
 
167
The <i>V_ub'</i> matrix element in the 4 * 4 CKM matrix.
 
168
  
 
169
 
 
170
<p/><code>parm&nbsp; </code><strong> FourthGeneration:VcbPrime &nbsp;</strong> 
 
171
 (<code>default = <strong>0.01</strong></code>; <code>minimum = 0.0</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
 
172
The <i>V_cb'</i> matrix element in the 4 * 4 CKM matrix.
 
173
  
 
174
 
 
175
<p/><code>parm&nbsp; </code><strong> FourthGeneration:VtbPrime &nbsp;</strong> 
 
176
 (<code>default = <strong>0.1</strong></code>; <code>minimum = 0.0</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
 
177
The <i>V_tb'</i> matrix element in the 4 * 4 CKM matrix.
 
178
  
 
179
 
 
180
<p/><code>parm&nbsp; </code><strong> FourthGeneration:VtPrimed &nbsp;</strong> 
 
181
 (<code>default = <strong>0.001</strong></code>; <code>minimum = 0.0</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
 
182
The <i>V_t'd</i> matrix element in the 4 * 4 CKM matrix.
 
183
  
 
184
 
 
185
<p/><code>parm&nbsp; </code><strong> FourthGeneration:VtPrimes &nbsp;</strong> 
 
186
 (<code>default = <strong>0.01</strong></code>; <code>minimum = 0.0</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
 
187
The <i>V_t's</i> matrix element in the 4 * 4 CKM matrix.
 
188
  
 
189
 
 
190
<p/><code>parm&nbsp; </code><strong> FourthGeneration:VtPrimeb &nbsp;</strong> 
 
191
 (<code>default = <strong>0.1</strong></code>; <code>minimum = 0.0</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
 
192
The <i>V_t'b</i> matrix element in the 4 * 4 CKM matrix.
 
193
  
 
194
 
 
195
<p/><code>parm&nbsp; </code><strong> FourthGeneration:VtPrimebPrime &nbsp;</strong> 
 
196
 (<code>default = <strong>0.99</strong></code>; <code>minimum = 0.0</code>; <code>maximum = 1.0</code>)<br/>
 
197
The <i>V_t'b'</i> matrix element in the 4 * 4 CKM matrix.
 
198
   
 
199
 
 
200
</body>
 
201
</html>
 
202
 
 
203
<!-- Copyright (C) 2012 Torbjorn Sjostrand -->
 
204