Proton bremsstrahlung as a production mechanism

bremsstrahlung or braking radiation is any radiation produced due to the deceleration (negative acceleration) of a charged particle, which includes synchrotron radiation (i.e. photon emission by a relativistic particle), cyclotron radiation (i.e. photon emission by a non-relativistic particle), and the emission of electrons and positrons during beta decay. However, the term is frequently used in the more narrow sense of radiation from electrons (from whatever source) slowing in the matter.https://www.bloomingtherapies.ca

Dear Maria,

the proton bremsstrahlung mode is not yet available in the mature version of maddump.
However, it is implemented in the development version. Bearing in mind the problems related
to using a non stable version of the code, you can get it using bazaar

bzr branch lp:maddump

To install it, you have to simply replace the maddump folder inside the PLUGIN directory in your
MadGraph folder with the new one. I recommend to use an old version of MadGraph ( around 2.6.7 ) .

A discussion of the implementation is reported in https://inspirehep.net/files/2239be9770907562511eba9985be338b
and https://inspirehep.net/files/2239be9770907562511eba9985be338b. The main source code file is proton_bremsstrahlung.py.

The aforementioned papers do not include any examples of input cards and/or tutorial. I report below what was used there.

Cheers, Luca

SHiP case:

import model DM_mesons_2
define darkmatter xc
define bremsstrahlung y1
decay y1 > xc xc~
generate interaction @electron
output SHiP_brem
set nb_core 20
launch
#set flux_norm 1.
set nevts_interaction 10000
set interpolation_method hist
#set nevts_norm 10000
set Z_average 82.
set A_average 207.
set prod_xsec_in_norm false
set d_target_detector 3804.74
set detector_density 5.
set off_axis False
set yc 48.9
set radius 23.
# set cylinder True
# set theta_max 0.00609749
set parallelepiped True
set x_side 90.3
set y_side 74.9
set depth 321
set ncores 8
set testplot True
set gvxd 0.
set gvxc 2.242
set gvd11 -0.000100954
set gvu11 0.000201908
set gvd22 -0.000100954
set gvu22 0.000201908
set gvd33 -0.000100954
set gvu33 0.000201908
set gvl11 -0.000302862
set gvl22 -0.000302862
set gvl33 -0.000302862
set my1 scan1:[0.01,0.025,0.05,0.075,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.35,0.4,0.45,0.5,0.55,0.6,0.62,0.64,0.66,0.68,0.70,0.72,0.74,0.75,0.76,0.765,0.77,0.775,0.78,0.79,0.80,0.82,0.84,0.86,0.88,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6]
set mxc scan1:[0.0033333333333333335, 0.008333333333333333, 0.016666666666666666, 0.024999999999999998,0.03333333333333333, 0.049999999999999996, 0.06666666666666667, 0.08333333333333333,0.09999999999999999, 0.11666666666666665, 0.13333333333333333, 0.15, 0.16666666666666666,0.18333333333333335, 0.19999999999999998, 0.20666666666666667, 0.21333333333333335, 0.22,0.22666666666666668, 0.2333333333333333, 0.24, 0.24666666666666667, 0.25, 0.25333333333333335,0.255, 0.25666666666666665, 0.2583333333333333, 0.26, 0.26333333333333336, 0.26666666666666666, 0.2733333333333333,0.27999999999999997, 0.2866666666666667, 0.29333333333333333, 0.3, 0.3333333333333333,0.3666666666666667, 0.39999999999999997, 0.43333333333333335, 0.4666666666666666, 0.5,0.5333333333333333]
set wy1 auto
# bremsstrahlung paramaters
set npot 2e20
set pbeam 400. # beam energy
set ngen 500k # numer of bremsstrahlung events to be generated for the fit
set z_min 0.1
set z_max 0.9
set pt2_max 16.
# paramaters of the fit
set nfit 100k
set nexit 1k

dune off-axis (62.72 mrad) case:

import model DM_mesons_2
define darkmatter xc
define bremsstrahlung y1
decay y1 > xc xc~
generate interaction @electron
output dune_brem_62.72mrad
set nb_core 20
launch
set flux_norm 1e21
set nevts_interaction 250000
set Z_average 1.
set A_average 2.
set prod_xsec_in_norm false
set d_target_detector 57287.136991558
set detector_density 1.40405
set off_axis true
set yc 3597.7681012551
set radius 350.
set depth 1.85
set cylinder false
set parallelepiped False
set ncores 4
set testplot True
set gvxd 0.
set gvxc 5.
set gvd11 -0.000100954
set gvu11 0.000201908
set gvd22 -0.000100954
set gvu22 0.000201908
set gvd33 -0.000100954
set gvu33 0.000201908
set gvl11 -0.000302862
set gvl22 -0.000302862
set gvl33 -0.000302862
set my1 scan1:[0.01,0.025,0.05,0.075,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.35,0.4,0.45,0.5,0.55,0.6,0.62,0.64,0.66,0.68,0.70,0.72,0.74,0.75,0.76,0.765,0.77,0.775,0.78,0.79,0.80,0.82,0.84,0.86,0.88,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6]
set mxc scan1:[0.0033333333333333335, 0.008333333333333333, 0.016666666666666666, 0.024999999999999998,0.03333333333333333, 0.049999999999999996, 0.06666666666666667, 0.08333333333333333,0.09999999999999999, 0.11666666666666665, 0.13333333333333333, 0.15, 0.16666666666666666,0.18333333333333335, 0.19999999999999998, 0.20666666666666667, 0.21333333333333335, 0.22,0.22666666666666668, 0.2333333333333333, 0.24, 0.24666666666666667, 0.25, 0.25333333333333335,0.255, 0.25666666666666665, 0.2583333333333333, 0.26, 0.26333333333333336, 0.26666666666666666, 0.2733333333333333,0.27999999999999997, 0.2866666666666667, 0.29333333333333333, 0.3, 0.3333333333333333,0.3666666666666667, 0.39999999999999997, 0.43333333333333335, 0.4666666666666666, 0.5,0.5333333333333333]
set npot 1e21
set pbeam 120.
set ngen 500k
set nfit 100k
set nexit 1k

Dear Luca,

Thank you so much for the information.
I will try to run my model using the beta version of the code!

Best wishes,

María