PYTHIA8/pythia8175/include/SigmaCompositeness.h

   1 // SigmaCompositeness.h is a part of the PYTHIA event generator.
   2 // Copyright (C) 2013 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 compositiness-process differential cross sections.
   7 // Contains classes derived from SigmaProcess via Sigma(1/2)Process.
   8
   9 #ifndef Pythia8_SigmaCompositeness_H
  10 #define Pythia8_SigmaCompositeness_H
  11
  12 #include "SigmaProcess.h"
  13
  14 namespace Pythia8 {
  15
  16 //==========================================================================
  17
  18 // A derived class for q g -> q^* (excited quark state).
  19
  20 class Sigma1qg2qStar : public Sigma1Process {
  21
  22 public:
  23
  24   // Constructor.
  25   Sigma1qg2qStar(int idqIn) : idq(idqIn), idRes(0), codeSave(0),
  26       nameSave(""),
  27       mRes(0), GammaRes(0), m2Res(0), GamMRat(0), Lambda(0), coupFcol(0), widthIn(0), sigBW(0),
  28       qStarPtr(0x0)  {}
  29
  30   // Initialize process.
  31   virtual void initProc();
  32
  33   // Calculate flavour-independent parts of cross section.
  34   virtual void sigmaKin();
  35
  36   // Evaluate sigmaHat(sHat).
  37   virtual double sigmaHat();
  38
  39   // Select flavour, colour and anticolour.
  40   virtual void setIdColAcol();
  41
  42   // Evaluate weight for q* decay angles (else inactive).
  43   virtual double weightDecay( Event& process, int iResBeg, int iResEnd);
  44
  45   // Info on the subprocess.
  46   virtual string name()       const {return nameSave;}
  47   virtual int    code()       const {return codeSave;}
  48   virtual string inFlux()     const {return "qg";}
  49   virtual int    resonanceA() const {return idRes;}
  50
  51 private:
  52
  53   // Parameters set at initialization or for current kinematics.
  54   int    idq, idRes, codeSave;
  55   string nameSave;
  56   double mRes, GammaRes, m2Res, GamMRat, Lambda, coupFcol, widthIn, sigBW;
  57
  58   // Pointer to properties of the particle species, to access decay channels.
  59   ParticleDataEntry* qStarPtr;
  60
  61 };
  62
  63 //==========================================================================
  64
  65 // A derived class for l gamma -> l^* (excited lepton state).
  66
  67 class Sigma1lgm2lStar : public Sigma1Process {
  68
  69 public:
  70
  71   // Constructor.
  72   Sigma1lgm2lStar(int idlIn) : idl(idlIn), idRes(0), codeSave(0),
  73       nameSave(""),
  74       mRes(0), GammaRes(0), m2Res(0), GamMRat(0), Lambda(0), coupChg(0), widthIn(0), sigBW(0),
  75       qStarPtr(0x0) {}
  76
  77   // Initialize process.
  78   virtual void initProc();
  79
  80   // Calculate flavour-independent parts of cross section.
  81   virtual void sigmaKin();
  82
  83   // Evaluate sigmaHat(sHat).
  84   virtual double sigmaHat();
  85
  86   // Select flavour, colour and anticolour.
  87   virtual void setIdColAcol();
  88
  89   // Evaluate weight for l* decay angles (else inactive).
  90   virtual double weightDecay( Event& process, int iResBeg, int iResEnd);
  91
  92   // Info on the subprocess.
  93   virtual string name()       const {return nameSave;}
  94   virtual int    code()       const {return codeSave;}
  95   virtual string inFlux()     const {return "fgm";}
  96   virtual int    resonanceA() const {return idRes;}
  97
  98 private:
  99
 100   // Parameters set at initialization or for current kinematics.
 101   int    idl, idRes, codeSave;
 102   string nameSave;
 103   double mRes, GammaRes, m2Res, GamMRat, Lambda, coupChg, widthIn, sigBW;
 104
 105   // Pointer to properties of the particle species, to access decay channels.
 106   ParticleDataEntry* qStarPtr;
 107
 108 };
 109
 110 //==========================================================================
 111
 112 // A derived class for q q' -> q^* q' (excited quark state).
 113
 114 class Sigma2qq2qStarq : public Sigma2Process {
 115
 116 public:
 117
 118   // Constructor.
 119   Sigma2qq2qStarq(int idqIn) : idq(idqIn), idRes(0), codeSave(0),
 120       nameSave(""),
 121       Lambda(0), preFac(0), openFracPos(0), openFracNeg(0), sigmaA(0), sigmaB(0) {}
 122
 123   // Initialize process.
 124   virtual void initProc();
 125
 126   // Calculate flavour-independent parts of cross section.
 127   virtual void sigmaKin();
 128
 129   // Evaluate sigmaHat(sHat).
 130   virtual double sigmaHat();
 131
 132   // Select flavour, colour and anticolour.
 133   virtual void setIdColAcol();
 134
 135   // Evaluate weight for q* decay angles (else inactive).
 136   virtual double weightDecay(Event& process, int iResBeg, int iResEnd);
 137
 138   // Info on the subprocess.
 139   virtual string name()       const {return nameSave;}
 140   virtual int    code()       const {return codeSave;}
 141   virtual string inFlux()     const {return "qq";}
 142   virtual int    id3Mass()    const {return idRes;}
 143
 144 private:
 145
 146   // Parameters set at initialization or for current kinematics.
 147   int    idq, idRes, codeSave;
 148   string nameSave;
 149   double Lambda, preFac, openFracPos, openFracNeg, sigmaA, sigmaB;
 150
 151 };
 152
 153 //==========================================================================
 154
 155 // A derived class for q qbar -> l^* lbar (excited lepton state).
 156
 157 class Sigma2qqbar2lStarlbar : public Sigma2Process {
 158
 159 public:
 160
 161   // Constructor.
 162   Sigma2qqbar2lStarlbar(int idlIn) : idl(idlIn), idRes(0), codeSave(0),
 163       nameSave(""),
 164       Lambda(0), preFac(0), openFracPos(0), openFracNeg(0), sigma(0) {}
 165
 166   // Initialize process.
 167   virtual void initProc();
 168
 169   // Calculate flavour-independent parts of cross section.
 170   virtual void sigmaKin();
 171
 172   // Evaluate sigmaHat(sHat).
 173   virtual double sigmaHat() {return sigma;}
 174
 175   // Select flavour, colour and anticolour.
 176   virtual void setIdColAcol();
 177
 178   // Evaluate weight for l* decay angles (else inactive).
 179   virtual double weightDecay(Event& process, int iResBeg, int iResEnd);
 180
 181   // Info on the subprocess.
 182   virtual string name()       const {return nameSave;}
 183   virtual int    code()       const {return codeSave;}
 184   virtual string inFlux()     const {return "qqbarSame";}
 185   virtual int    id3Mass()    const {return idRes;}
 186
 187 private:
 188
 189   // Parameters set at initialization or for current kinematics.
 190   int    idl, idRes, codeSave;
 191   string nameSave;
 192   double Lambda, preFac, openFracPos, openFracNeg, sigma;
 193
 194 };
 195
 196 //==========================================================================
 197
 198 // A derived class for q q -> q q (quark contact interactions).
 199 // Based on, Sigma2qq2qq (QCD).
 200
 201 class Sigma2QCqq2qq : public Sigma2Process {
 202
 203 public:
 204
 205   // Constructor.
 206   Sigma2QCqq2qq() : sigT(0), sigU(0), sigTU(0), sigST(0), sigSum(0), sigQCSTU(0), sigQCUTS(0),
 207       qCLambda2(0),
 208       qCetaLL(0), qCetaRR(0), qCetaLR(0) {}
 209
 210   // Initialize process.
 211   virtual void initProc();
 212
 213   // Calculate flavour-independent parts of cross section.
 214   virtual void sigmaKin();
 215
 216   // Evaluate d(sigmaHat)/d(tHat).
 217   virtual double sigmaHat();
 218
 219   // Select flavour, colour and anticolour.
 220   virtual void setIdColAcol();
 221
 222   // Info on the subprocess.
 223   virtual string name()   const {return "q q(bar)' -> (QC) -> q q(bar)'";}
 224   virtual int    code()   const {return 4201;}
 225   virtual string inFlux() const {return "qq";}
 226
 227  private:
 228
 229   // Values stored for colour flow selection.
 230   double sigT, sigU, sigTU, sigST, sigSum, sigQCSTU, sigQCUTS;
 231
 232   // Compositeness parameters.
 233   double qCLambda2;
 234   int    qCetaLL, qCetaRR, qCetaLR;
 235
 236 };
 237
 238 //==========================================================================
 239
 240 // A derived class for q qbar -> q' qbar' (quark contact interactions).
 241 // Based on, Sigma2qqbar2qqbarNew(QCD).
 242 // Note: This process give the same contributions for q == q' and q != q'.
 243
 244 class Sigma2QCqqbar2qqbar : public Sigma2Process {
 245
 246 public:
 247
 248   // Constructor.
 249   Sigma2QCqqbar2qqbar() : qCnQuarkNew(0),
 250       idNew(0),
 251       mNew(0), m2New(0), sigS(0), sigma(0),
 252       qCLambda2(0),
 253       qCetaLL(0), qCetaRR(0), qCetaLR(0) {}
 254
 255   // Initialize process.
 256   virtual void initProc();
 257
 258   // Calculate flavour-independent parts of cross section.
 259   virtual void sigmaKin();
 260
 261   // Evaluate d(sigmaHat)/d(tHat).
 262   virtual double sigmaHat() {return sigma;}
 263
 264   // Select flavour, colour and anticolour.
 265   virtual void setIdColAcol();
 266
 267   // Info on the subprocess.
 268   virtual string name()   const {return "q qbar -> (QC) -> q' qbar' (uds)";}
 269   virtual int    code()   const {return 4202;}
 270   virtual string inFlux() const {return "qqbarSame";}
 271
 272  private:
 273
 274   // Number of outgoing quark flavours to be considered, given that
 275   // matrix elements are calculated in the massless approximation.
 276   int    qCnQuarkNew;
 277
 278   // Values stored for colour flow selection.
 279   int    idNew;
 280   double mNew, m2New, sigS, sigma;
 281
 282   // Compositeness parameters.
 283   double qCLambda2;
 284   int    qCetaLL, qCetaRR, qCetaLR;
 285
 286 };
 287
 288 //==========================================================================
 289
 290 // A derived class for f fbar -> l lbar
 291 // (contact interactions).
 292 // Does not include t-channel contributions relevant for e^+e^- to e^+e^-
 293
 294 class Sigma2QCffbar2llbar : public Sigma2Process {
 295
 296 public:
 297
 298   // Constructor: bool Graviton  = true, to use LED graviton settings.
 299     Sigma2QCffbar2llbar (int idIn, int codeIn) : nameNew(""), idNew(idIn), codeNew(codeIn),
 300       qCmNew(0), qCmNew2(0), qCmZ(0), qCmZ2(0), qCGZ(0), qCGZ2(0), sigma0(0),
 301       qCLambda2(0),
 302       qCetaLL(0), qCetaRR(0), qCetaLR(0),
 303       qCPropGm(0), qCrePropZ(0), qCimPropZ(0) {}
 304
 305   // Initialize process.
 306   virtual void initProc();
 307
 308   // Calculate flavour-independent parts of cross section;
 309   // first step when inflavours unknown.
 310   virtual void sigmaKin();
 311
 312   // Evaluate sigmaHat(sHat); second step for given inflavours.
 313   virtual double sigmaHat();
 314
 315   // Select flavour, colour and anticolour.
 316   virtual void setIdColAcol();
 317
 318   // Info on the subprocess.
 319   virtual string name()       const {return nameNew;}
 320   virtual int    code()       const {return codeNew;}
 321   virtual string inFlux()     const {return "ffbarSame";}
 322   virtual bool   isSChannel() const {return true;}
 323
 324 private:
 325
 326   // Process values.
 327   string nameNew;
 328   int    idNew, codeNew;
 329   double qCmNew, qCmNew2, qCmZ, qCmZ2, qCGZ, qCGZ2, sigma0;
 330
 331   // Compositeness parameters.
 332   double qCLambda2;
 333   int    qCetaLL, qCetaRR, qCetaLR;
 334   double qCPropGm, qCrePropZ, qCimPropZ;
 335
 336 };
 337
 338 //==========================================================================
 339
 340 } // end namespace Pythia8
 341
 342 #endif // Pythia8_SigmaCompositeness_H