A Monte Carlo simulation of neutral-current deep inelastic scattering in parton model

Abstract

Työn tavoitteena on simuloida syvästi epäelastista elektroni-protoni -sirontaa hyödyntäen Monte Carlo -menetelmiä. Prosessin differentiaalinen vaikutusala johdetaan häiriöteoreettisen kvanttiväridynamiikan ensimmäisessä kertaluvussa. Lorentz-invariantit suureet x ja Q^2 poimitaan vaikutusalasta käyttäen Monte Carlo -valintaa jakaumasta, ja sirontaprosessin kinematiikka rakennetaan. Lopputilan hiukkasia käyttämällä kerätään jakaumat invariantista massasta W, epäelastisuudesta y ja poikittaisliikemäärästä p_T. Tulokset vastaavat samanlaisen törmäysasetelman jakaumia PYTHIA-eventtigeneraattorista massattomien kvarkkien tapauksessa, mutta massojen lisääminen aiheuttaa eroavaisuuksia jakaumien välillä.

With the aim to simulate the neutral-current deep inelastic electron-proton scattering using Monte Carlo methods, the differential cross section is derived in the leading order of perturbative quantum chromodynamics. Making use of Monte Carlo sampling from a distribution, the Lorentz-invariant quantities x and Q^2 are drawn from the cross section, and the kinematics of the scattering process built. The final state particles are used to gather distributions of invariant mass W, inelasticity y and transverse momentum p_T. The results are compared to distributions from PYTHIA event generator for a similar collision event setup. Distributions with massless quarks agree, but adding masses to the quarks results in greater differences between the distributions.