ISAJET/code/sigh.F

   1 #include "isajet/pilot.h"
   2       SUBROUTINE SIGH
   3 C
   4 C          COMPUTE THE INTEGRATED WEINBERG-SALAM HIGGS CROSS SECTION
   5 C          D(SIGMA)/D(QMW**2)D(YW)
   6 C
   7 C          SIGMA    = CROSS SECTION SUMMED OVER QUARK TYPES ALLOWED BY
   8 C                     JETTYPE3 AND WTYPE CARDS.
   9 C          SIGS(I)  = PARTIAL CROSS SECTION FOR I1 + I2 --> I3 + I4.
  10 C          INOUT(I) = IOPAK**3*I4 + IOPAK**2*I3 + IOPAK*I2 + I1
  11 C                     USING JETTYPE CODE.
  12 C
  13 C          VER. 7.14: CHECK INITIAL QUARK MASS IS ALLOWED
  14 C
  15 #include "isajet/itapes.inc"
  16 #include "isajet/qcdpar.inc"
  17 #include "isajet/jetpar.inc"
  18 #include "isajet/primar.inc"
  19 #include "isajet/q1q2.inc"
  20 #include "isajet/jetsig.inc"
  21 #include "isajet/qsave.inc"
  22 #include "isajet/wcon.inc"
  23 #include "isajet/const.inc"
  24 #include "isajet/jetlim.inc"
  25 #include "isajet/hcon.inc"
  26 C
  27       DIMENSION AMQCUR(6),LISTW(4),WTHELI(4),FINT(9)
  28       DIMENSION X(2)
  29       EQUIVALENCE (S,SHAT),(T,THAT),(U,UHAT),(X(1),X1)
  30 #if defined(CERNLIB_DOUBLE)
  31       DOUBLE PRECISION C,TERM,SUM,FINT,ZLIM
  32 #endif
  33       DATA AMQCUR/.005,.009,.175,1.25,4.50,30./
  34       DATA LISTW/10,80,-80,90/
  35 C          WTHELI ARE WEIGHTS OF HELICITY AMPLITUDES IN SIGMA.
  36       DATA WTHELI/1.,2.,2.,4./
  37 C
  38 C          FUNCTIONS
  39       ACOSH(Z)=ALOG(Z+SQRT(Z**2-1.))
  40       ATANH(Z)=.5*ALOG((1.+Z)/(1.-Z))
  41 C
  42 C          KINEMATICS (IDENTICAL TO DRELL-YAN)
  43 C
  44       AMQCUR(6)=AMASS(6)
  45       QMW2=QMW**2
  46       QTMW=SQRT(QMW2+QTW**2)
  47       Q0W=QTMW*COSH(YW)
  48       QZW=QTMW*SINH(YW)
  49       QW=SQRT(QZW**2+QTW**2)
  50       IF(QW.NE.0.) THEN
  51         CTHW=QZW/QW
  52         STHW=QTW/QW
  53         IF(ABS(CTHW).LT.1.) THEN
  54           THW=ACOS(CTHW)
  55         ELSE
  56           CTHW=0.
  57           STHW=1.
  58           THW=.5*PI
  59         ENDIF
  60       ELSE
  61         CTHW=0.
  62         STHW=1.
  63         THW=.5*PI
  64       ENDIF
  65       EHAT=QMW
  66       SHAT=QMW**2
  67       QSQ=SHAT
  68       ANEFF=4.+QSQ/(QSQ+AMASS(5)**2)+QSQ/(QSQ+AMASS(6)**2)
  69       ALFQSQ=12.*PI/((33.-ANEFF)*ALOG(QSQ/ALAM2))
  70       Q2SAVE=QSQ
  71       YHAT=YW
  72       EY=EXP(YHAT)
  73       X1=EHAT/ECM*EY
  74       X2=EHAT/(ECM*EY)
  75 C
  76 C          INITIALIZE
  77 C
  78       SIGMA=0.
  79       NSIGS=0
  80       DO 100 I=1,MXSIGS
  81 100   SIGS(I)=0
  82 C
  83       IF(X1.GE.1..OR.X2.GE.1.) RETURN
  84 C
  85 C          COMPUTE STRUCTURE FUNCTIONS
  86       DO 110 IH=1,2
  87       DO 120 IQ=1,13
  88 120   QSAVE(IQ,IH)=STRUC(X(IH),QSQ,IQ,IDIN(IH))/X(IH)
  89       DO 130 IQ=14,26
  90 130   QSAVE(IQ,IH)=0.
  91       DO 140 IW=2,4
  92       AMW=AMASS(LISTW(IW))
  93       IF(QMW.GT.2.*AMW) THEN
  94         QSAVE(25+IW,IH)=STRUCW(X(IH),IW,IDIN(IH))/X(IH)
  95       ELSE
  96         QSAVE(25+IW,IH)=0.
  97       ENDIF
  98 140   CONTINUE
  99 110   CONTINUE
 100 C
 101 C          CALCULATE HIGGS-GLUON-GLUON COUPLING FOR GIVEN Q**2
 102       ETAR=0.
 103       ETAI=0.
 104       DO 150 IQ=1,8
 105       AMQ=AMASS(IQ)
 106       IF(AMQ.LE.0.) GO TO 150
 107       RQ=(2.*AMQ/HMASS)**2
 108       IF(RQ.GE.1.) THEN
 109         ETAR=ETAR+.5*RQ*(1.+(1.-RQ)*ASIN(1./SQRT(RQ))**2)
 110       ELSE
 111         RQLOG=ALOG((1.+SQRT(1.-RQ))/(1.-SQRT(1.-RQ)))
 112         PHIR=.25*(RQLOG**2-PI**2)
 113         ETAR=ETAR+.5*RQ*(1.+(RQ-1.)*PHIR)
 114         PHII=.5*PI*RQLOG
 115         ETAI=ETAI+.5*RQ*(RQ-1.)*PHII
 116       ENDIF
 117 150   CONTINUE
 118       ETAHGG=ETAR**2+ETAI**2
 119 C
 120 C          GL + GL --> HIGGS
 121 C
 122       SIG0=GF*ALFQSQ**2/(32.*PI*SQRT2)*ETAHGG*X1*X2*UNITS
 123       SIG0=SIG0*S/(PI*HMASS*((S-HMASS**2)**2+(HMASS*HGAM)**2))
 124       SIG0=SIG0*QSAVE(1,1)*QSAVE(1,2)
 125       DO 160 IQ1=2,29
 126       IQ2=MATCHH(IQ1)
 127       IF(GOQ(IQ1,1).AND.GOQ(IQ2,2)) THEN
 128         SIG=SIG0*HGAMS(IQ1)
 129         IF(IQ1.GT.25) SIG=SIG*TBRWW(IQ1-25,1)*TBRWW(IQ2-25,2)
 130         CALL SIGFIL(SIG,1,1,IQ1,IQ2)
 131       ENDIF
 132 160   CONTINUE
 133 C
 134 C          QK + QB --> HIGGS
 135 C
 136       SIG0=PI*GF/(3.*SQRT2*HMASS**2)*X1*X2*UNITS
 137       SIG0=SIG0*S/(PI*HMASS*((S-HMASS**2)**2+(HMASS*HGAM)**2))
 138       DO 210 IQ1=2,13
 139       IQ2=MATCHH(IQ1)
 140       AMQ=AMQCUR(IQ1/2)
 141       IF(QMW.LE.2*AMQ) GO TO 210
 142       SIG1=SIG0*AMQ**2*QSAVE(IQ1,1)*QSAVE(IQ2,2)
 143       DO 220 IQ3=2,29
 144       IQ4=MATCHH(IQ3)
 145       IF(GOQ(IQ3,1).AND.GOQ(IQ4,2)) THEN
 146         SIG=SIG1*HGAMS(IQ3)
 147         IF(IQ3.GT.25) SIG=SIG*TBRWW(IQ3-25,1)*TBRWW(IQ4-25,2)
 148         CALL SIGFIL(SIG,IQ1,IQ2,IQ3,IQ4)
 149       ENDIF
 150 220   CONTINUE
 151 210   CONTINUE
 152 C
 153 C          W+W FUSION AND W+W->W+W IN EFFECTIVE W APPROXIMATION WITH
 154 C          ANGULAR DISTRIBUTION CUT OFF BY PTMIN.
 155 C          Z0 Z0 FINAL STATE HAS SYMMETRY FACTOR OF .5
 156 C
 157       IF(QMW.LE.2.*AMASS(80)) GO TO 500
 158 C
 159 C          W+ W- --> W+ W-
 160 C
 161       IF(.NOT.((GOQ(27,1).AND.GOQ(28,2)).OR.(GOQ(28,1).AND.GOQ(27,2))))
 162      $GO TO 400
 163       WM=AMASS(80)
 164       PWWCM=.5*SQRT(QMW**2-4.*WM**2)
 165       STHLIM=PTMIN(1)/PWWCM
 166       IF(STHLIM.LE.1) THEN
 167         ZLIM=SQRT(1.-STHLIM**2)
 168       ELSE
 169         GO TO 400
 170       ENDIF
 171 C          SET UP AMPLITUDES
 172       CALL XWWWW
 173 C          SUM CROSS SECTION TERMS. I,J RUN OVER AMPLITUDE TERMS.
 174 C          L RUNS OVER HELICITY STATES. N RUNS OVER POWERS.
 175 C          REMEMBER THAT L=4 IS MISSING SIN(THETA)/SQRT(2)
 176       SUM=0.
 177       DO 311 I=1,4
 178       DO 311 J=I,4
 179       CALL SIGINT(FINT,ZLIM,ADWWWW(1,I),ADWWWW(2,I),ADWWWW(1,J),
 180      $ADWWWW(2,J))
 181         DO 312 L=1,4
 182         TERM=0.
 183           DO 313 N=0,6
 184           C=0.
 185           N1=MAX(N-3,0)
 186           N2=MIN(3,N)
 187           DO 314 K=N1,N2
 188 314       C=C+ANWWWW(K+1,I,L)*ANWWWW(N-K+1,J,L)
 189           C=C*WTHELI(L)
 190           IF(J.NE.I) C=2.*C
 191           IF(L.EQ.4) THEN
 192             TERM=TERM+.5*C*FINT(N+1)-.5*C*FINT(N+3)
 193           ELSE
 194             TERM=TERM+C*FINT(N+1)
 195           ENDIF
 196 313       CONTINUE
 197         SUM=SUM+TERM
 198 312     CONTINUE
 199 311   CONTINUE
 200 C          ADD INTEGRAL OF IMAGINARY PART SQUARED.
 201       SUM=SUM+2.*ZLIM*(WTHELI(1)*AIWWWW(1)**2+WTHELI(2)*AIWWWW(2)**2
 202      $+WTHELI(3)*AIWWWW(3)**2+WTHELI(4)*AIWWWW(4)**2)
 203 C          CROSS SECTION
 204       SIG0=SUM/(32.*PI*S*SCM)*UNITS
 205       SIG1=.5*SIG0*QSAVE(27,1)*QSAVE(28,2)
 206       IF(GOQ(27,1).AND.GOQ(28,2)) THEN
 207         SIG=SIG1*TBRWW(2,1)*TBRWW(3,2)
 208         CALL SIGFIL(SIG,27,28,27,28)
 209       ENDIF
 210       IF(GOQ(28,1).AND.GOQ(27,2)) THEN
 211         SIG=SIG1*TBRWW(3,1)*TBRWW(2,2)
 212         CALL SIGFIL(SIG,27,28,28,27)
 213       ENDIF
 214       SIG1=.5*SIG0*QSAVE(28,1)*QSAVE(27,2)
 215       IF(GOQ(27,1).AND.GOQ(28,2)) THEN
 216         SIG=SIG1*TBRWW(2,1)*TBRWW(3,2)
 217         CALL SIGFIL(SIG,28,27,27,28)
 218       ENDIF
 219       IF(GOQ(28,1).AND.GOQ(27,2)) THEN
 220         SIG=SIG1*TBRWW(3,1)*TBRWW(2,2)
 221         CALL SIGFIL(SIG,28,27,28,27)
 222       ENDIF
 223 C
 224 C          Z0 Z0 --> W+ W-
 225 C
 226 C          SET UP AMPLITUDES
 227       IF(QMW.LE.2.*AMASS(90)) GO TO 500
 228       CALL XZZWW
 229 C          SUM CROSS SECTION TERMS. I,J RUN OVER AMPLITUDE TERMS.
 230 C          L RUNS OVER HELICITY STATES. N RUNS OVER POWERS.
 231 C          REMEMBER THAT L=4 IS MISSING SIN(THETA)/SQRT(2)
 232       SUM=0.
 233       DO 321 I=1,4
 234       DO 321 J=I,4
 235       CALL SIGINT(FINT,ZLIM,ADWWWW(1,I),ADWWWW(2,I),ADWWWW(1,J),
 236      $ADWWWW(2,J))
 237         DO 322 L=1,4
 238         TERM=0.
 239           DO 323 N=0,6
 240           C=0.
 241           N1=MAX(N-3,0)
 242           N2=MIN(3,N)
 243           DO 324 K=N1,N2
 244 324       C=C+ANWWWW(K+1,I,L)*ANWWWW(N-K+1,J,L)
 245           C=C*WTHELI(L)
 246           IF(J.NE.I) C=2.*C
 247           IF(L.EQ.4) THEN
 248             TERM=TERM+.5*C*FINT(N+1)-.5*C*FINT(N+3)
 249           ELSE
 250             TERM=TERM+C*FINT(N+1)
 251           ENDIF
 252 323       CONTINUE
 253         SUM=SUM+TERM
 254 322     CONTINUE
 255 321   CONTINUE
 256 C          ADD INTEGRAL OF IMAGINARY PART SQUARED.
 257       SUM=SUM+2.*ZLIM*(WTHELI(1)*AIWWWW(1)**2+WTHELI(2)*AIWWWW(2)**2
 258      $+WTHELI(3)*AIWWWW(3)**2+WTHELI(4)*AIWWWW(4)**2)
 259 C          CROSS SECTION
 260       SIG0=SUM/(32.*PI*S*SCM)*UNITS
 261       SIG1=.5*SIG0*QSAVE(29,1)*QSAVE(29,2)
 262       IF(GOQ(27,1).AND.GOQ(28,2)) THEN
 263         SIG=SIG1*TBRWW(2,1)*TBRWW(3,2)
 264         CALL SIGFIL(SIG,29,29,27,28)
 265       ENDIF
 266       IF(GOQ(28,1).AND.GOQ(27,2)) THEN
 267         SIG=SIG1*TBRWW(3,1)*TBRWW(2,2)
 268         CALL SIGFIL(SIG,29,29,28,27)
 269       ENDIF
 270 C
 271 C          W+ W- --> Z0 Z0
 272 C
 273 400   IF(QMW.LE.2.*AMASS(90)) GO TO 500
 274       IF(.NOT.(GOQ(29,1).AND.GOQ(29,2))) GO TO 500
 275       WM=AMASS(90)
 276       PWWCM=.5*SQRT(QMW**2-4.*WM**2)
 277       STHLIM=PTMIN(1)/PWWCM
 278       IF(STHLIM.LE.1) THEN
 279         ZLIM=SQRT(1.-STHLIM**2)
 280       ELSE
 281         GO TO 500
 282       ENDIF
 283 C          SET UP AMPLITUDES
 284       CALL XWWZZ
 285 C          SUM CROSS SECTION TERMS. I,J RUN OVER AMPLITUDE TERMS.
 286 C          L RUNS OVER HELICITY STATES. N RUNS OVER POWERS.
 287 C          REMEMBER THAT L=4 IS MISSING SIN(THETA)/SQRT(2)
 288       SUM=0.
 289       DO 411 I=1,4
 290       DO 411 J=I,4
 291       CALL SIGINT(FINT,ZLIM,ADWWWW(1,I),ADWWWW(2,I),ADWWWW(1,J),
 292      $ADWWWW(2,J))
 293         DO 412 L=1,4
 294         TERM=0.
 295           DO 413 N=0,6
 296           C=0.
 297           N1=MAX(N-3,0)
 298           N2=MIN(3,N)
 299           DO 414 K=N1,N2
 300 414       C=C+ANWWWW(K+1,I,L)*ANWWWW(N-K+1,J,L)
 301           C=C*WTHELI(L)
 302           IF(J.NE.I) C=2.*C
 303           IF(L.EQ.4) THEN
 304             TERM=TERM+.5*C*FINT(N+1)-.5*C*FINT(N+3)
 305           ELSE
 306             TERM=TERM+C*FINT(N+1)
 307           ENDIF
 308 413       CONTINUE
 309         SUM=SUM+TERM
 310 412     CONTINUE
 311 411   CONTINUE
 312 C          ADD INTEGRAL OF IMAGINARY PART SQUARED.
 313       SUM=SUM+2.*ZLIM*(WTHELI(1)*AIWWWW(1)**2+WTHELI(2)*AIWWWW(2)**2
 314      $+WTHELI(3)*AIWWWW(3)**2+WTHELI(4)*AIWWWW(4)**2)
 315 C          CROSS SECTION
 316       SIG0=SUM/(32.*PI*S*SCM)*UNITS
 317       SIG0=.5*SIG0
 318       SIG0=SIG0*TBRWW(4,1)*TBRWW(4,2)
 319       SIG=SIG0*QSAVE(27,1)*QSAVE(28,2)
 320       CALL SIGFIL(SIG,27,28,29,29)
 321       SIG=SIG0*QSAVE(28,1)*QSAVE(27,2)
 322       CALL SIGFIL(SIG,28,27,29,29)
 323 C
 324 C          Z0 Z0 --> Z0 Z0
 325 C
 326 C          SET UP AMPLITUDES
 327       CALL XZZZZ
 328 C          SUM CROSS SECTION TERMS. I,J RUN OVER AMPLITUDE TERMS.
 329 C          L RUNS OVER HELICITY STATES. N RUNS OVER POWERS.
 330 C          REMEMBER THAT L=4 IS MISSING SIN(THETA)/SQRT(2)
 331       SUM=0.
 332       DO 421 I=1,4
 333       DO 421 J=I,4
 334       CALL SIGINT(FINT,ZLIM,ADWWWW(1,I),ADWWWW(2,I),ADWWWW(1,J),
 335      $ADWWWW(2,J))
 336         DO 422 L=1,4
 337         TERM=0.
 338           DO 423 N=0,6
 339           C=0.
 340           N1=MAX(N-3,0)
 341           N2=MIN(3,N)
 342           DO 424 K=N1,N2
 343 424       C=C+ANWWWW(K+1,I,L)*ANWWWW(N-K+1,J,L)
 344           C=C*WTHELI(L)
 345           IF(J.NE.I) C=2.*C
 346           IF(L.EQ.4) THEN
 347             TERM=TERM+.5*C*FINT(N+1)-.5*C*FINT(N+3)
 348           ELSE
 349             TERM=TERM+C*FINT(N+1)
 350           ENDIF
 351 423       CONTINUE
 352         SUM=SUM+TERM
 353 422     CONTINUE
 354 421   CONTINUE
 355 C          ADD INTEGRAL OF IMAGINARY PART SQUARED.
 356       SUM=SUM+2.*ZLIM*(WTHELI(1)*AIWWWW(1)**2+WTHELI(2)*AIWWWW(2)**2
 357      $+WTHELI(3)*AIWWWW(3)**2+WTHELI(4)*AIWWWW(4)**2)
 358 C          CROSS SECTION
 359       SIG0=SUM/(32.*PI*S*SCM)*UNITS
 360       SIG0=.5*SIG0
 361       SIG0=SIG0*TBRWW(4,1)*TBRWW(4,2)
 362       SIG=SIG0*QSAVE(29,1)*QSAVE(29,2)
 363       CALL SIGFIL(SIG,29,29,29,29)
 364 C
 365 500   RETURN
 366       END