СТАРлайт

STARlight компьютерного моделирования ( Монте-Карло ) — это программа -генератор событий , предназначенная для моделирования ультрапериферийных столкновений между релятивистскими ядрами. ^[1]^[2] Он моделирует как фотоядерные, так и двухфотонные взаимодействия . Он может моделировать множественные взаимодействия между одной ионной парой, такие как фоторождение векторных мезонов, сопровождаемое взаимным кулоновским возбуждением .

Эти реакции в настоящее время являются основным методом изучения фотоядерных и двухфотонных взаимодействий.

История

STARlight был первоначально написан в конце 1990-х годов на FORTRAN . ^[3] После периода расширения с целью включения дополнительных конечных состояний и т. д. он был перекодирован на C++ в начале 2000-х годов. Код теперь размещен в репозитории кода Hepforge. ^[4]

Моделируемые реакции

Двухфотонное рождение лептонных пар.
Двухфотонное рождение одиночных мезонов
Фотонное рождение векторных мезонов
Обобщенное фотопроизводство (через интерфейс DPMJet)

STARlight использовался как STAR , так и PHENIX , в RHIC , а также в экспериментах ALICE , CMS , ATLAS и LHC-b на Большом адронном коллайдере для моделирования ультрапериферийных столкновений.

STARlight предназначен для управления сложными реакциями, включающими множественный обмен фотонами между одной ионной парой. Эти реакции важны для коллайдеров тяжелых ионов, потому что при больших зарядах ядра вероятность многофотонных взаимодействий при почти скользящих столкновениях (прицельный параметр b чуть больше удвоенного радиуса ядра) велика. STARlight делает это путем расчета поперечных сечений в формализме, зависящем от ударных параметров. ^[5]^[6]

Одним из его главных успехов было успешное предсказание сечений ρ ⁰ фотопроизводство в обоих RHIC ^[7] и БАК. ^[8] Он также точно предсказал сечение e ⁺и ⁻ парное производство в RHIC ^[9] и БАК, ^[10] используя квантовую электродинамику низшего порядка. Последняя реакция важна, поскольку она показывает отсутствие больших поправок более высокого порядка, как можно было бы ожидать из-за большого заряда ядра. В обоих результатах RHIC присутствие нейтронов в расположенных ниже по потоку калориметрах с нулевой температурой использовалось в качестве триггера, отбирая события с прицельными параметрами менее примерно 40 Ферми; эти события затем искались на фотопроизведенные ρ ⁰.

Подробное описание кода доступно. ^[11]

Ссылки

^ * Релятивистская физика тяжелых ионов без ядерного контакта, К. А. Бертулани и Г. Баур, Physics Today, март 1994 г., стр. 22.
^ Бертулани, Карлос А.; Кляйн, Спенсер Р.; Нистранд, Йоаким (2005). «Физика ультрапериферийных релятивистских ядерных столкновений» . Ежегодный обзор ядерной науки и науки о элементарных частицах . 55 (1): 271–310. arXiv : nucl-ex/0502005 . дои : 10.1146/annurev.nucl.55.090704.151526 . ISSN 0163-8998 . S2CID 14661268 .
^ Дж. Нистранд и С. Кляйн, arXiv:nucl-ex/9811007
^ «Звездный свет – Хепфордж» .
^ Бальц, Энтони Дж.; Кляйн, Спенсер Р.; Нюстранд, Йоаким (14 июня 2002 г.). «Когерентное фоторождение векторных мезонов с ядерным распадом в столкновениях релятивистских тяжелых ионов». Письма о физических отзывах . 89 (1): 012301. arXiv : nucl-th/0205031 . doi : 10.1103/physrevlett.89.012301 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 12097035 . S2CID 14227403 .
^ Бальц, Энтони Дж.; Горбунов Юрий; Кляйн, Спенсер Р.; Нюстранд, Йоаким (07 октября 2009 г.). «Двухфотонные взаимодействия с ядерным распадом в столкновениях релятивистских тяжелых ионов» . Физический обзор C . 80 (4). Американское физическое общество (APS): 044902. arXiv : 0907.1214 . дои : 10.1103/physrevc.80.044902 . ISSN 0556-2813 . S2CID 117036518 .
^ Абелев Б.И.; Аггарвал, ММ; Ахмед З.; Андерсон, Б.Д.; Архипкин Д.; и др. (Сотрудничество STAR) (31 марта 2008 г.). "ρ ⁰ фоторождение в ультрапериферийных релятивистских столкновениях тяжелых ионов при ${\sqrt {s_{\mathrm {NN} }}}=200$ ГэВ». Physical Review C. 77 ( 3). Американское физическое общество (APS): 034910. doi : 10.1103/physrevc.77.034910 . hdl : 1969.1/127054 . ISSN 0556-2813 . S2CID 4033574 .
^ Адам, Дж.; Адамова, Д.; Аггарвал, ММ; Альери Ринелла, Г.; Аньелло, М.; и др. (2015). «Когерентный ρ ⁰ фоторождение в ультрапериферийных столкновениях Pb-Pb при ${\sqrt {s_{\mathrm {NN} }}}=2.76$ ТэВ» . Журнал физики высоких энергий . 2015 (9). Springer Science and Business Media LLC: 95. arXiv : 1503.09177 . doi : 10.1007/jhep09(2015)095 . ISSN 1029-8479 .
^ Адамс, Дж.; Аггарвал, ММ; Ахаммед З.; Амонетт, Дж.; Андерсон, Б.Д.; и др. (Сотрудничество STAR) (28 сентября 2004 г.). «Производство э. ⁺и ⁻ пары, сопровождающиеся ядерной диссоциацией при ультрапериферических столкновениях тяжелых ионов». Physical Review C. 70 ( 3). Американское физическое общество (APS): 031902 (R). arXiv : nucl-ex/0404012 . doi : 10.1103/physrevc.70.031902 . HDL : / 126969 ISSN 0556-2813 S2CID 1969.1 119534791 .
^ Аббас, Э.; Абелев Б.; Адам, Дж.; Адамова, Д.; Адэр, AM; и др. (Сотрудничество ALICE) (2013). «Фоторождение чармония и e + e - пар на средней скорости в ультрапериферийных столкновениях Pb – Pb при ${\sqrt {s_{\mathrm {NN} }}}=2.76\ {\mbox{TeV}}$ " . Европейский физический журнал C. 73 ( 11). Springer Science and Business Media LLC: 2617. doi : /s10052-013-2617-1 . ISSN 1434-6044 . PMC 4371050. . PMID 25814847 10.1140/ epjc
^ Кляйн, Спенсер Р.; Нюстранд, Йоаким; Сегер, Джанет; Горбунов Юрий; Баттерворт, Джои (2017). «STARlight: программа моделирования ультрапериферийных столкновений релятивистских ионов по методу Монте-Карло». Компьютерная физика. Коммуникации . 212 : 258–268. arXiv : 1607.03838 . дои : 10.1016/j.cpc.2016.10.016 . ISSN 0010-4655 . S2CID 29581835 .

[1] * Релятивистская физика тяжелых ионов без ядерного контакта, К. А. Бертулани и Г. Баур, Physics Today, март 1994 г., стр. 22.

[2] Бертулани, Карлос А.; Кляйн, Спенсер Р.; Нистранд, Йоаким (2005). «Физика ультрапериферийных релятивистских ядерных столкновений» . Ежегодный обзор ядерной науки и науки о элементарных частицах . 55 (1): 271–310. arXiv : nucl-ex/0502005 . дои : 10.1146/annurev.nucl.55.090704.151526 . ISSN 0163-8998 . S2CID 14661268 .

[3] Дж. Нистранд и С. Кляйн, arXiv:nucl-ex/9811007

[4] «Звездный свет – Хепфордж» .

[5] Бальц, Энтони Дж.; Кляйн, Спенсер Р.; Нюстранд, Йоаким (14 июня 2002 г.). «Когерентное фоторождение векторных мезонов с ядерным распадом в столкновениях релятивистских тяжелых ионов». Письма о физических отзывах . 89 (1): 012301. arXiv : nucl-th/0205031 . doi : 10.1103/physrevlett.89.012301 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 12097035 . S2CID 14227403 .

[6] Бальц, Энтони Дж.; Горбунов Юрий; Кляйн, Спенсер Р.; Нюстранд, Йоаким (07 октября 2009 г.). «Двухфотонные взаимодействия с ядерным распадом в столкновениях релятивистских тяжелых ионов» . Физический обзор C . 80 (4). Американское физическое общество (APS): 044902. arXiv : 0907.1214 . дои : 10.1103/physrevc.80.044902 . ISSN 0556-2813 . S2CID 117036518 .

[7] Абелев Б.И.; Аггарвал, ММ; Ахмед З.; Андерсон, Б.Д.; Архипкин Д.; и др. (Сотрудничество STAR) (31 марта 2008 г.). "ρ ⁰ фоторождение в ультрапериферийных релятивистских столкновениях тяжелых ионов при ${\sqrt {s_{\mathrm {NN} }}}=200$ ГэВ». Physical Review C. 77 ( 3). Американское физическое общество (APS): 034910. doi : 10.1103/physrevc.77.034910 . hdl : 1969.1/127054 . ISSN 0556-2813 . S2CID 4033574 .

[8] Адам, Дж.; Адамова, Д.; Аггарвал, ММ; Альери Ринелла, Г.; Аньелло, М.; и др. (2015). «Когерентный ρ ⁰ фоторождение в ультрапериферийных столкновениях Pb-Pb при ${\sqrt {s_{\mathrm {NN} }}}=2.76$ ТэВ» . Журнал физики высоких энергий . 2015 (9). Springer Science and Business Media LLC: 95. arXiv : 1503.09177 . doi : 10.1007/jhep09(2015)095 . ISSN 1029-8479 .

[9] Адамс, Дж.; Аггарвал, ММ; Ахаммед З.; Амонетт, Дж.; Андерсон, Б.Д.; и др. (Сотрудничество STAR) (28 сентября 2004 г.). «Производство э. ⁺и ⁻ пары, сопровождающиеся ядерной диссоциацией при ультрапериферических столкновениях тяжелых ионов». Physical Review C. 70 ( 3). Американское физическое общество (APS): 031902 (R). arXiv : nucl-ex/0404012 . doi : 10.1103/physrevc.70.031902 . HDL : / 126969 ISSN 0556-2813 S2CID 1969.1 119534791 .

[10] Аббас, Э.; Абелев Б.; Адам, Дж.; Адамова, Д.; Адэр, AM; и др. (Сотрудничество ALICE) (2013). «Фоторождение чармония и e + e - пар на средней скорости в ультрапериферийных столкновениях Pb – Pb при ${\sqrt {s_{\mathrm {NN} }}}=2.76\ {\mbox{TeV}}$ " . Европейский физический журнал C. 73 ( 11). Springer Science and Business Media LLC: 2617. doi : /s10052-013-2617-1 . ISSN 1434-6044 . PMC 4371050. . PMID 25814847 10.1140/ epjc

[11] Кляйн, Спенсер Р.; Нюстранд, Йоаким; Сегер, Джанет; Горбунов Юрий; Баттерворт, Джои (2017). «STARlight: программа моделирования ультрапериферийных столкновений релятивистских ионов по методу Монте-Карло». Компьютерная физика. Коммуникации . 212 : 258–268. arXiv : 1607.03838 . дои : 10.1016/j.cpc.2016.10.016 . ISSN 0010-4655 . S2CID 29581835 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]