PYTHIA8/pythia8140/include/StandardModel.h

   1 // StandardModel.h is a part of the PYTHIA event generator.
   2 // Copyright (C) 2010 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 // This file gives access to some Standard Model parameters.
   7 // AlphaStrong: fix or first- or second-order running alpha_strong.
   8
   9 #ifndef Pythia8_StandardModel_H
  10 #define Pythia8_StandardModel_H
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  12 #include "ParticleData.h"
  13 #include "PythiaStdlib.h"
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  15 namespace Pythia8 {
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  17 //==========================================================================
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  19 // The AlphaStrong class calculates the alpha_strong value at an arbitrary
  20 // scale, given the value at m_Z, to zeroth, first or second order.
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  22 class AlphaStrong {
  23
  24 public:
  25
  26   // Constructors.
  27   AlphaStrong() : isInit(false) {}
  28   AlphaStrong(double valueIn, int orderIn = 1) {
  29     init( valueIn, orderIn) ;}
  30
  31   // Initialization for given value at M_Z and given order.
  32   void init(double valueIn = 0.12, int orderIn = 1);
  33
  34   // alpha_S value and Lambda values.
  35   double alphaS(double scale2);
  36   double alphaS1Ord(double scale2);
  37   double alphaS2OrdCorr(double scale2);
  38   double Lambda3() const { return Lambda3Save; }
  39   double Lambda4() const { return Lambda4Save; }
  40   double Lambda5() const { return Lambda5Save; }
  41
  42 protected:
  43
  44   // Initialization data member; protected to allow inheritance.
  45   bool   isInit;
  46
  47 private:
  48
  49   // Constants: could only be changed in the code itself.
  50   static const int    NITER;
  51   static const double MC, MB, MZ, SAFETYMARGIN1, SAFETYMARGIN2;
  52
  53   // Data members.
  54   bool   lastCallToFull;
  55   int    order;
  56   double valueRef, valueNow, scale2Now, scale2Min, Lambda3Save,
  57          Lambda4Save, Lambda5Save, Lambda3Save2, Lambda4Save2,
  58          Lambda5Save2, mc, mb, mZ, mc2, mb2;
  59
  60 };
  61
  62 //==========================================================================
  63
  64 // The AlphaEM class calculates the alpha_electromagnetic value at an
  65 // arbitrary scale, given the value at 0 and m_Z, to zeroth or first order.
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  67 class AlphaEM {
  68
  69 public:
  70
  71   // Constructors.
  72   AlphaEM() {}
  73
  74   // Initialization for a given order.
  75   void init(int orderIn, Settings* settingsPtr);
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  77   // alpha_EM value.
  78   double alphaEM(double scale2);
  79
  80 private:
  81
  82   // Constants: could only be changed in the code itself.
  83   static const double MZ, Q2STEP[5], BRUNDEF[5];
  84
  85   // Data members.
  86   int    order;
  87   double alpEM0, alpEMmZ, mZ2, bRun[5], alpEMstep[5];
  88
  89 };
  90
  91 //==========================================================================
  92
  93 // The CoupSM class stores and returns electroweak couplings,
  94 // including Cabibbo-Kobayashi-Maskawa mass mixing matrix elements.
  95
  96 class CoupSM {
  97
  98 public:
  99
 100   // Constructor.
 101   CoupSM() {}
 102
 103   // Initialize, normally from Pythia::init().
 104   void init(Settings& settings, Rndm* rndmPtrIn);
 105
 106   // alpha_S value and Lambda values.
 107   double alphaS(double scale2) {return alphaSlocal.alphaS(scale2);}
 108   double alphaS1Ord(double scale2) {return alphaSlocal.alphaS1Ord(scale2);}
 109   double alphaS2OrdCorr(double scale2) {
 110     return alphaSlocal.alphaS2OrdCorr(scale2);}
 111   double Lambda3() const {return alphaSlocal.Lambda3();}
 112   double Lambda4() const {return alphaSlocal.Lambda4();}
 113   double Lambda5() const {return alphaSlocal.Lambda5();}
 114
 115   // Return alpha_EM value.
 116   double alphaEM(double scale2) {return alphaEMlocal.alphaEM(scale2);}
 117
 118   // Return electroweak mixing angle.
 119   double sin2thetaW() {return s2tW;}
 120   double cos2thetaW() {return c2tW;}
 121   double sin2thetaWbar() {return s2tWbar;}
 122
 123   // Return electroweak couplings of quarks and leptons.
 124   double ef(int idAbs) {return efSave[idAbs];}
 125   double vf(int idAbs) {return vfSave[idAbs];}
 126   double af(int idAbs) {return afSave[idAbs];}
 127   double t3f(int idAbs) {return 0.5*afSave[idAbs];}
 128   double lf(int idAbs) {return lfSave[idAbs];}
 129   double rf(int idAbs) {return rfSave[idAbs];}
 130
 131   // Return some squared couplings and other combinations.
 132   double ef2(int idAbs) {return ef2Save[idAbs];}
 133   double vf2(int idAbs) {return vf2Save[idAbs];}
 134   double af2(int idAbs) {return af2Save[idAbs];}
 135   double efvf(int idAbs) {return efvfSave[idAbs];}
 136   double vf2af2(int idAbs) {return vf2af2Save[idAbs];}
 137
 138   // Return CKM value or square:
 139   // first index 1/2/3/4 = u/c/t/t', second 1/2/3/4 = d/s/b/b'.
 140   double VCKMgen(int genU, int genD) {return VCKMsave[genU][genD];}
 141   double V2CKMgen(int genU, int genD) {return V2CKMsave[genU][genD];}
 142
 143   // Return CKM value or square for incoming flavours (sign irrelevant).
 144   double VCKMid(int id1, int id2);
 145   double V2CKMid(int id1, int id2);
 146
 147   // Return CKM sum of squares for given inflavour, or random outflavour.
 148   double V2CKMsum(int id) {return V2CKMout[abs(id)];}
 149   int    V2CKMpick(int id);
 150
 151 private:
 152
 153   // Constants: could only be changed in the code itself.
 154   static const double efSave[20], afSave[20];
 155
 156   // Couplings and VCKM matrix (index 0 not used).
 157   double s2tW, c2tW, s2tWbar, vfSave[20], lfSave[20], rfSave[20],
 158          ef2Save[20], vf2Save[20], af2Save[20], efvfSave[20],
 159          vf2af2Save[20], VCKMsave[5][5], V2CKMsave[5][5], V2CKMout[20];
 160
 161   // Pointer to the random number generator.
 162   Rndm*       rndmPtr;
 163
 164   // An AlphaStrong instance for general use (but not MI, ISR, FSR).
 165   AlphaStrong alphaSlocal;
 166
 167   // An AlphaEM instance for general use (but not MI, ISR, FSR).
 168   AlphaEM     alphaEMlocal;
 169
 170 };
 171
 172 //==========================================================================
 173
 174 } // end namespace Pythia8
 175
 176 #endif // Pythia8_StandardModel_H