PYTHIA8/pythia8170/include/SpaceShower.h

   1 // SpaceShower.h is a part of the PYTHIA event generator.
   2 // Copyright (C) 2012 Torbjorn Sjostrand.
   3 // PYTHIA is licenced under the GNU GPL version 2, see COPYING for details.
   4 // Please respect the MCnet Guidelines, see GUIDELINES for details.
   5
   6 // Header file for the spacelike initial-state showers.
   7 // SpaceDipoleEnd: radiating dipole end in ISR.
   8 // SpaceShower: handles the showering description.
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  10 #ifndef Pythia8_SpaceShower_H
  11 #define Pythia8_SpaceShower_H
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  13 #include "Basics.h"
  14 #include "BeamParticle.h"
  15 #include "Event.h"
  16 #include "Info.h"
  17 #include "ParticleData.h"
  18 #include "PartonSystems.h"
  19 #include "PythiaStdlib.h"
  20 #include "Settings.h"
  21 #include "StandardModel.h"
  22 #include "UserHooks.h"
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  24 namespace Pythia8 {
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  26 //==========================================================================
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  28 // Data on radiating dipole ends, only used inside SpaceShower.
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  30 class SpaceDipoleEnd {
  31
  32 public:
  33
  34   // Constructor.
  35   SpaceDipoleEnd( int systemIn = 0, int sideIn = 0, int iRadiatorIn = 0,
  36     int iRecoilerIn = 0, double pTmaxIn = 0., int colTypeIn = 0,
  37     int chgTypeIn = 0,  int MEtypeIn = 0, bool normalRecoilIn = true) :
  38     system(systemIn), side(sideIn), iRadiator(iRadiatorIn),
  39     iRecoiler(iRecoilerIn), pTmax(pTmaxIn), colType(colTypeIn),
  40     chgType(chgTypeIn), MEtype(MEtypeIn), normalRecoil(normalRecoilIn),
  41     nBranch(0), pT2Old(0.), zOld(0.5) { }
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  43   // Store values for trial emission.
  44   void store( int idDaughterIn, int idMotherIn, int idSisterIn,
  45     double x1In, double x2In, double m2DipIn, double pT2In, double zIn,
  46     double xMoIn, double Q2In, double mSisterIn, double m2SisterIn,
  47     double pT2corrIn) {idDaughter = idDaughterIn; idMother = idMotherIn;
  48     idSister = idSisterIn; x1 = x1In; x2 = x2In; m2Dip = m2DipIn;
  49     pT2 = pT2In; z = zIn; xMo = xMoIn; Q2 = Q2In; mSister = mSisterIn;
  50     m2Sister = m2SisterIn; pT2corr = pT2corrIn;}
  51
  52   // Basic properties related to evolution and matrix element corrections.
  53   int    system, side, iRadiator, iRecoiler;
  54   double pTmax;
  55   int    colType, chgType, MEtype;
  56   bool   normalRecoil;
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  58   // Properties specific to current trial emission.
  59   int    nBranch, idDaughter, idMother, idSister, iFinPol;
  60   double x1, x2, m2Dip, pT2, z, xMo, Q2, mSister, m2Sister, pT2corr,
  61          pT2Old, zOld, asymPol;
  62
  63 } ;
  64
  65 //==========================================================================
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  67 // The SpaceShower class does spacelike showers.
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  69 class SpaceShower {
  70
  71 public:
  72
  73   // Constructor.
  74   SpaceShower() {beamOffset = 0;}
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  76   // Destructor.
  77   virtual ~SpaceShower() {}
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  79   // Initialize various pointers.
  80   // (Separated from rest of init since not virtual.)
  81   void initPtr(Info* infoPtrIn, Settings* settingsPtrIn,
  82     ParticleData* particleDataPtrIn, Rndm* rndmPtrIn,
  83     PartonSystems* partonSystemsPtrIn, UserHooks* userHooksPtrIn)  {
  84     infoPtr = infoPtrIn; settingsPtr = settingsPtrIn;
  85     particleDataPtr = particleDataPtrIn; rndmPtr = rndmPtrIn;
  86     partonSystemsPtr = partonSystemsPtrIn; userHooksPtr = userHooksPtrIn;}
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  88   // Initialize generation. Possibility to force re-initialization by hand.
  89   virtual void init(BeamParticle* beamAPtrIn, BeamParticle* beamBPtrIn);
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  91   // New beams possible for handling of hard diffraction. (Not virtual.)
  92   void reassignBeamPtrs( BeamParticle* beamAPtrIn, BeamParticle* beamBPtrIn,
  93     int beamOffsetIn = 0) {beamAPtr = beamAPtrIn; beamBPtr = beamBPtrIn;
  94     beamOffset = beamOffsetIn;}
  95
  96   // Find whether to limit maximum scale of emissions, and whether to dampen.
  97   virtual bool limitPTmax( Event& event, double Q2Fac = 0.,
  98     double Q2Ren = 0.);
  99
 100   // Potential enhancement factor of pTmax scale for hardest emission.
 101   virtual double enhancePTmax() const {return pTmaxFudge;}
 102
 103   // Prepare system for evolution; identify ME.
 104   virtual void prepare( int iSys, Event& event, bool limitPTmaxIn = true);
 105
 106   // Update dipole list after each FSR emission. Currently superfluous.
 107   // Usage: update( iSys, event).
 108   virtual void update( int , Event& ) {}
 109
 110   // Select next pT in downwards evolution.
 111   virtual double pTnext( Event& event, double pTbegAll, double pTendAll,
 112     int nRadIn = -1);
 113
 114   // ME corrections and kinematics that may give failure.
 115   virtual bool branch( Event& event);
 116
 117   // Tell which system was the last processed one.
 118   int system() const {return iSysSel;}
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 120   // Flag for failure in branch(...) that will force a retry of parton level.
 121   bool doRestart() const {return rescatterFail;}
 122
 123   // Print dipole list; for debug mainly.
 124   virtual void list(ostream& os = cout) const;
 125
 126 protected:
 127
 128   // Pointer to various information on the generation.
 129   Info*          infoPtr;
 130
 131   // Pointer to the settings database.
 132   Settings*      settingsPtr;
 133
 134   // Pointer to the particle data table.
 135   ParticleData*  particleDataPtr;
 136
 137   // Pointer to the random number generator.
 138   Rndm*          rndmPtr;
 139
 140   // Pointers to the two incoming beams. Offset their location in event.
 141   BeamParticle*  beamAPtr;
 142   BeamParticle*  beamBPtr;
 143   int            beamOffset;
 144
 145   // Pointer to information on subcollision parton locations.
 146   PartonSystems* partonSystemsPtr;
 147
 148   // Pointer to userHooks object for user interaction with program.
 149   UserHooks*     userHooksPtr;
 150
 151   // Store properties to be returned by methods.
 152   bool   rescatterFail;
 153   int    iSysSel;
 154   double pTmaxFudge;
 155
 156 private:
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 158   // Constants: could only be changed in the code itself.
 159   static const int    MAXLOOPTINYPDF;
 160   static const double CTHRESHOLD, BTHRESHOLD, EVALPDFSTEP, TINYPDF,
 161          TINYKERNELPDF, TINYPT2, HEAVYPT2EVOL, HEAVYXEVOL, EXTRASPACEQ,
 162          LAMBDA3MARGIN, PT2MINWARN, LEPTONXMIN, LEPTONXMAX, LEPTONPT2MIN,
 163          LEPTONFUDGE;
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 165   // Initialization data, normally only set once.
 166   bool   doQCDshower, doQEDshowerByQ, doQEDshowerByL, useSamePTasMPI,
 167          doMEcorrections, doMEafterFirst, doPhiPolAsym, doPhiIntAsym,
 168          doRapidityOrder, canVetoEmission;
 169   int    pTmaxMatch, pTdampMatch, alphaSorder, alphaEMorder, nQuarkIn,
 170          enhanceScreening;
 171   double pTdampFudge, mc, mb, m2c, m2b, renormMultFac, factorMultFac,
 172          alphaSvalue, alphaS2pi, Lambda3flav, Lambda4flav, Lambda5flav,
 173          Lambda3flav2, Lambda4flav2, Lambda5flav2, pT0Ref, ecmRef, ecmPow,
 174          pTmin, sCM, eCM, pT0, pTminChgQ, pTminChgL, pT20, pT2min,
 175          pT2minChgQ, pT2minChgL, pTmaxFudgeMPI, strengthIntAsym;
 176
 177   // alphaStrong and alphaEM calculations.
 178   AlphaStrong alphaS;
 179   AlphaEM alphaEM;
 180
 181   // Some current values.
 182   bool   sideA, dopTdamp;
 183   int    iNow, iRec, idDaughter, nRad, idResFirst, idResSecond;
 184   double xDaughter, x1Now, x2Now, m2Dip, m2Rec, pT2damp, pTbegRef;
 185
 186   // All dipole ends
 187   vector<SpaceDipoleEnd> dipEnd;
 188
 189   // Pointers to the current and hardest (so far) dipole ends.
 190   int iDipNow, iSysNow;
 191   SpaceDipoleEnd* dipEndNow;
 192   int iDipSel;
 193   SpaceDipoleEnd* dipEndSel;
 194
 195   // Evolve a QCD dipole end.
 196   void pT2nextQCD( double pT2begDip, double pT2endDip);
 197
 198   // Evolve a QCD dipole end near heavy quark threshold region.
 199   void pT2nearQCDthreshold( BeamParticle& beam, double m2Massive,
 200     double m2Threshold, double xMaxAbs, double zMinAbs,
 201     double zMaxMassive);
 202
 203   // Evolve a QED dipole end.
 204   void pT2nextQED( double pT2begDip, double pT2endDip);
 205
 206   // Find class of ME correction.
 207   int findMEtype( int iSys, Event& event);
 208
 209   // Provide maximum of expected ME weight; for preweighting of evolution.
 210   double calcMEmax( int MEtype, int idMother, int idDaughterIn);
 211
 212   // Provide actual ME weight for current branching.
 213   double calcMEcorr(int MEtype, int idMother, int idDaughterIn, double M2,
 214     double z, double Q2);
 215
 216   // Find coefficient of azimuthal asymmetry from gluon polarization.
 217   void findAsymPol( Event& event, SpaceDipoleEnd* dip);
 218
 219 };
 220
 221 //==========================================================================
 222
 223 } // end namespace Pythia8
 224
 225 #endif // Pythia8_SpaceShower_H