PDF/spdf/sasgam1.F

   1 #include "pdf/pilot.h"
   2 C...SaSgam - parton distributions of the photon
   3 C...by Gerhard A. Schuler and Torbjorn Sjostrand
   4 C...For further information see preprint CERN-TH/95-62 and LU TP 95-6:
   5 C...Low- and high-mass components of the photon distribution functions
   6 C...Program last changed on 21 March 1995.
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   8 C...The user should only need to call the SASGAM routine,
   9 C...which in turn calls the auxiliary routines SASVM1, SASAN1,
  10 C...SASBEH and SASDIR. The package is self-contained.
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  12 C...One particular aspect of these parametrizations is that F2 for
  13 C...the photon is not obtained just as the charge-squared-weighted
  14 C...sum of quark distributions, but differ in the treatment of
  15 C...heavy flavours (in F2 the DIS relation W2 = Q2*(1-x)/x restricts
  16 C...the kinematics range of heavy-flavour production, but the same
  17 C...kinematics is not relevant e.g. for jet production) and, for the
  18 C...'MSbar' fits, in the addition of a Cgamma term related to the
  19 C...separation of direct processes. Schematically:
  20 C...PDF = VMD (rho, omega, phi) + anomalous (d, u, s, c, b).
  21 C...F2  = VMD (rho, omega, phi) + anomalous (d, u, s) +
  22 C...      Bethe-Heitler (c, b) (+ Cgamma (d, u, s)).
  23 C...The J/psi and Upsilon states have not been included in the VMD sum,
  24 C...but low c and b masses in the other components should compensate
  25 C...for this in a duality sense.
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  27 C...The calling sequence is the following:
  28 C     CALL SASGAM1(ISET,X,Q2,P2,F2GM,XPDFGM)
  29 C...with the following declaration statement:
  30 C     DIMENSION XPDFGM(-6:6)
  31 C...and, optionally, further information in:
  32 C     COMMON/SASCOM/XPVMD(-6:6),XPANL(-6:6),XPANH(-6:6),XPBEH(-6:6),
  33 C    &XPDIR(-6:6)
  34 C...Input:  ISET = 1 : SaS set 1D ('DIS',   Q0 = 0.6 GeV)
  35 C                = 2 : SaS set 1M ('MSbar', Q0 = 0.6 GeV)
  36 C                = 3 : SaS set 2D ('DIS',   Q0 =  2  GeV)
  37 C                = 4 : SaS set 2M ('MSbar', Q0 =  2  GeV)
  38 C           X : x value.
  39 C           Q2 : Q2 value.
  40 C           P2 : P2 value; should be = 0. for an on-shell photon.
  41 C...Output: F2GM : F2 value of the photon (including factors of alpha_em).
  42 C           XPFDGM :  x times parton distribution functions of the photon,
  43 C               with elements 0 = g, 1 = d, 2 = u, 3 = s, 4 = c, 5 = b,
  44 C               6 = t (always empty!), - for antiquarks (result is same).
  45 C...The breakdown by component is stored in the commonblock SASCOM,
  46 C               with elements as above.
  47 C           XPVMD : rho, omega, phi VMD part only of output.
  48 C           XPANL : d, u, s anomalous part only of output.
  49 C           XPANH : c, b anomalous part only of output.
  50 C           XPBEH : c, b Bethe-Heitler part only of output.
  51 C           XPDIR : Cgamma (direct contribution) part only of output.
  52
  53       SUBROUTINE SASGAM1(ISET,X,Q2,P2,F2GM,XPDFGM)
  54 C...Purpose: to construct the F2 and parton distributions of the photon
  55 C...by summing homogeneous (VMD) and inhomogeneous (anomalous) terms.
  56 C...For F2, c and b are included by the Bethe-Heitler formula;
  57 C...in the 'MSbar' scheme additionally a Cgamma term is added.
  58       DIMENSION XPDFGM(-6:6)
  59       COMMON/SASCOM/XPVMD(-6:6),XPANL(-6:6),XPANH(-6:6),XPBEH(-6:6),
  60      &XPDIR(-6:6)
  61       SAVE /SASCOM/
  62
  63 C...Temporary array.
  64       DIMENSION XPGA(-6:6)
  65 C...Charm and bottom masses (low to compensate for J/psi etc.).
  66       DATA PMC/1.3/, PMB/4.6/
  67 C...alpha_em and alpha_em/(2*pi).
  68       DATA AEM/0.007297/, AEM2PI/0.0011614/
  69 C...Lambda value for 4 flavours.
  70       DATA ALAM/0.20/
  71 C...Mixture u/(u+d), = 0.5 for incoherent and = 0.8 for coherent sum.
  72       DATA FRACU/0.8/
  73 C...VMD couplings f_V**2/(4*pi).
  74       DATA FRHO/2.20/, FOMEGA/23.6/, FPHI/18.4/
  75 C...Masses for rho (=omega) and phi.
  76       DATA PMRHO/0.770/, PMPHI/1.020/
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  78 C...Reset output.
  79       F2GM=0.
  80       DO 100 KFL=-6,6
  81       XPDFGM(KFL)=0.
  82       XPVMD(KFL)=0.
  83       XPANL(KFL)=0.
  84       XPANH(KFL)=0.
  85       XPBEH(KFL)=0.
  86       XPDIR(KFL)=0.
  87   100 CONTINUE
  88
  89 C...Check that input sensible.
  90       IF(ISET.LE.0.OR.ISET.GE.5) THEN
  91         WRITE(*,*) ' FATAL ERROR: SaSgam called for unknown set'
  92         WRITE(*,*) ' ISET = ',ISET
  93         STOP
  94       ENDIF
  95       IF(X.LE.0..OR.X.GT.1.) THEN
  96         WRITE(*,*) ' FATAL ERROR: SaSgam called for unphysical x'
  97         WRITE(*,*) ' X = ',X
  98         STOP
  99       ENDIF
 100
 101 C...Set Q0 cut-off parameter as function of set used.
 102       IF(ISET.LE.2) THEN
 103         Q0=0.6
 104       ELSE
 105         Q0=2.
 106       ENDIF
 107       Q02 = Q0**2
 108
 109 C...Call VMD parametrization for d quark and use to give rho, omega, phi.
 110 C...Note scale choice and dipole dampening for off-shell photon.
 111       P2MX=MAX(P2,Q02)
 112       CALL SASVM1(ISET,1,X,Q2,P2MX,ALAM,XPGA)
 113       XFVAL=XPGA(1)-XPGA(2)
 114       XPGA(1)=XPGA(2)
 115       XPGA(-1)=XPGA(-2)
 116       FACUD=AEM*(1./FRHO+1./FOMEGA)*(PMRHO**2/(PMRHO**2+P2))**2
 117       FACS=AEM*(1./FPHI)*(PMPHI**2/(PMPHI**2+P2))**2
 118       DO 110 KFL=-5,5
 119       XPVMD(KFL)=(FACUD+FACS)*XPGA(KFL)
 120   110 CONTINUE
 121       XPVMD(1)=XPVMD(1)+(1.-FRACU)*FACUD*XFVAL
 122       XPVMD(2)=XPVMD(2)+FRACU*FACUD*XFVAL
 123       XPVMD(3)=XPVMD(3)+FACS*XFVAL
 124       XPVMD(-1)=XPVMD(-1)+(1.-FRACU)*FACUD*XFVAL
 125       XPVMD(-2)=XPVMD(-2)+FRACU*FACUD*XFVAL
 126       XPVMD(-3)=XPVMD(-3)+FACS*XFVAL
 127
 128 C...Call anomalous parametrization for d + u + s.
 129       CALL SASAN1(-3,X,Q2,P2MX,ALAM,XPGA)
 130       DO 120 KFL=-5,5
 131       XPANL(KFL)=XPGA(KFL)
 132   120 CONTINUE
 133
 134 C...Call anomalous parametrization for c and b.
 135       CALL SASAN1(4,X,Q2,P2MX,ALAM,XPGA)
 136       DO 130 KFL=-5,5
 137       XPANH(KFL)=XPGA(KFL)
 138   130 CONTINUE
 139       CALL SASAN1(5,X,Q2,P2MX,ALAM,XPGA)
 140       DO 140 KFL=-5,5
 141       XPANH(KFL)=XPANH(KFL)+XPGA(KFL)
 142   140 CONTINUE
 143
 144 C...Call Bethe-Heitler term expression for charm and bottom.
 145       CALL SASBEH(4,X,Q2,P2,PMC**2,XPBH)
 146       XPBEH(4)=XPBH
 147       XPBEH(-4)=XPBH
 148       CALL SASBEH(5,X,Q2,P2,PMB**2,XPBH)
 149       XPBEH(5)=XPBH
 150       XPBEH(-5)=XPBH
 151
 152 C...For MSbar subtraction call C^gamma term expression for d, u, s.
 153       IF(ISET.EQ.2.OR.ISET.EQ.4) THEN
 154         CALL SASDIR(X,Q2,P2,Q02,XPGA)
 155         DO 150 KFL=-5,5
 156         XPDIR(KFL)=XPGA(KFL)
 157   150   CONTINUE
 158       ENDIF
 159
 160 C...Store result in output array.
 161       DO 160 KFL=-5,5
 162       CHSQ=1./9.
 163       IF(IABS(KFL).EQ.2.OR.IABS(KFL).EQ.4) CHSQ=4./9.
 164       XPF2=XPVMD(KFL)+XPANL(KFL)+XPBEH(KFL)+XPDIR(KFL)
 165       IF(KFL.NE.0) F2GM=F2GM+CHSQ*XPF2
 166       XPDFGM(KFL)=XPVMD(KFL)+XPANL(KFL)+XPANH(KFL)
 167   160 CONTINUE
 168
 169       RETURN
 170       END