2016 Collider 겨울학교

필요 준비 사항: 각 항목을 클릭하면 해당 홈페이지로 이동하여 프로그램을 다운로드 할 수 있음

1. 개인용 컴퓨터

2. Mathematica (매쓰매티카)

3. Feynrules : 특정 모델의 Monte Carlo simulation을 위한 모델파일을 만들 수 있는 script (Mathematica 기반)

4. FeynCalc : 간단한 계산용 script (Mathematica 기반)

5. CalcHEP: Monte Carlo Simulation

6. MadGraph5_aMC@NLO : Monte Carlo Simulation

7. Pythia : Fragmentation, Hadronization, Showering을 해 주는 프로그램

8. ROOT : 기본적인 Analysis를 위한 Framework

9. Delphes : Toy 검출기 (Detector) 시뮬레이션

10. (CheckMATE : LHC에서 ATLAS, CMS의 데이터 분석 결과를 이용하여 특정 모델이 exclude되었는지 확인해 주는 프로그램: Optional)

필요 컴퓨터 환경:

• 기본적으로, C++, fortran, Python 을 원활하게 구현하기 위해서는 Linux나 Mac OS를 추천합니다. 다만, 윈도우 환경에서는 가상머신 (Virtual Machine, Free Program: Virtual box) 안에 Linux(리눅스)를 설치하여 사용할 수 있습니다. (Cygwin을 사용할 수 있는지 개인적으로 확인하지는 않았음)

• 리눅스: 보통 High Energy 에서는 Redhat 계열인 Scientific Linux 를 사용하지만, CentOS, Fedora, 그리고 Ubuntu를 사용할 수도 있습니다.

• Mac 환경에서는 gfortran을 설치를 꼭 확인 해야 합니다.

Pre-exercise: 참가 학생들은 다음의 exercise를 1월 25일 18:00시까지 완료해야 합니다.

• 목표: QCD Colour structure를 Linear Collider를 통해 알아본다. Ref) http://arxiv.org/abs/hep-ph/0312114

1. 토이 모델 작성: Feynrules을 사용하여, Gauge Singlet Scalar field인 와 Standard Model (표준모형)의 electron (전자 경입자), muon (뮤온 경입자) 및 quarks (쿼크)간의 interaction Lagrangian을 Standard Model에 추가한다. 여기서 단순함을 위해

1. 와 Standard Model의 Fermion간의 Yukawa type interaction의 coupling은 모든 같은 value인 y로 정해둔다. 즉

1. 여기서, L은 charged Lepton (경입자), Q는 quark (강입자) field를 나타낸다.

2. (이에 해당되는 Feynrules 파일들 및, Madgraph 모델파일은 본 문서에 첨부되어있음. PreExercise.tar.gz 단순 참고 바람)

1. 의 Partial decay width인 와 의 Partial decay width인 의 비율을 Madgraph를 통하여 계산하여,

• • • 1. 의 값이 얼마인지 확인해 본다. 특히 의 질량이 클수록 electron과 quark의 질량 차이를 무시할 수 있으므로, 질량을 300GeV로 정하여 계산해 본다.

• 1. 이제, Linear Collider를 Madgraph를 사용하여 simulation해서,

• • 1. 1. 값을 확인한다. 충돌 시뮬레이션에서 virtual photon과 Z 보손을 매개하는 Drell-Yan 프로세스를 어떻게 없앨 수 있는 지 고민해본다. Linear Collider의 충돌 에너지는 209GeV로 정하는데, 이 충돌 에너지는

• • • 1. 의 질량보다 작으므로 Resonance peak을 피하게 된다. 시뮬레이션을 위해 의 Total Decay Width는 1GeV로 fix한다.

      2. 위의 간단한 예제를 통하여, 원래 목표였던 표준모형 Drell-Yan에서의 R값에 대해 유추해본다.

Project: Dark matter at the LHC: 이 웹페이지에 attach된 파일 (DarkMatter.pdf) 참고

가속기 강의 3: 강의 중 해당 파일은 이 웹페이지에 첨부된 파일 참고 (강의3.pdf, FeynCalC.nb)

가속기 강의 4/5: 강의 중 해당 파일은 첨부 파일 참고(강의45.pdf, helas.pdf, pythia6.pdf,moteCarlo.nb)

1) DM FeynRules model file: Newterm.fr

2) 가속기 시뮬레이션 분석파일 : mono_jet.C / mono_jet.cpp, MadEvent_analysis.m, Drell-Yang.nb)