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