2hdm_constraint

Description

This project focuses on studying constraints on the Two-Higgs-Doublet Model (2HDM) parameters using anomalous vertex functions. The methodology is based on analyzing the anomalous coupling coefficients ( ZZZ ) and ( ZWW ), derived from LHC experimental data.

Calculations are performed in Wolfram Mathematica using several key packages:

• FeynArts – for generating Feynman diagrams.
• FeynCalc – for computing process amplitudes.
• LoopTools – for Passarino-Veltman reduction.
• LHAPDF – for working with Parton Distribution Functions (PDFs).

Additionally, a test process pp → H → gg is used to verify cross-section calculations with PDFs.

---

Project Structure

1. ZZZ_ZWW/ – Main calculations for vertex functions

This directory contains the main scripts for calculating amplitudes and interaction coefficients:

• Vertex_graphs.wl – generation of graphs and analysis of vertex functions.
• f4calc_ZWW.wl – calculation of amplitude and extraction of coefficients for the ( ZWW ) process.
• f4calc_ZZZ.wl – calculation of amplitude and extraction of coefficients for the ( ZZZ ) process.
• SCRIPTqqZZZ.wls – executable script for calculating the amplitude and square of the matrix element for the ( q\bar{q} \to Z \to ZZ ) process.
• SCRIPTcross.wls – calculates the cross-section of the process and saves the results to the buffer.
• TESTqqZZZ.wl – test file for developing new computational methods.
• TestPVphysicalError.wl – test file for checking physical errors in the ( PV ) process.

Additionally, this directory stores backup copies of calculation results:

• .mx files – serialized intermediate calculations.
• .txt files – saved numerical values of coefficients.

All buffer files, intermediate results, and additional graphs are stored in:

• ZZZ_ZWW/buffer/ – temporary buffer files for storing intermediate data.
• ZZZ_ZWW/graphs/ – various graphical representations of calculations.
• ZZZ_ZWW/subgraphs/ – additional subgraphs related to the analysis.

---

2. automation/ – Automated cross-section scanning

This directory contains scripts for automated calculations of ( \sigma(mh_2) ).

• run_mh2_scan.sh – Bash script that loops over different values of ( mh_2 ) and launches SCRIPTcross.wls.
• plot_cs_data.wls – WolframScript that reads stored cross-section values and plots ( \sigma(mh_2) ) with uncertainties.

Results are stored in:

• buffer/cs_uuZZZ.wl – Cross-section results.
• subgraphs/cross_sectionMh2.png – Generated plot.

---

3. pdfcode/ – Working with Parton Distribution Functions (PDFs)

This directory contains a set of precomputed CSV files with PDFs for various particles and energies.

Key files:

• PDF_csv.py – Python script for extracting specific PDF values.
• pdf_mathematica_test.wl – Example of how to call PDFs in Mathematica.

---

4. ppHgg/ – Cross-section testing

This directory focuses on the auxiliary process pp → H → gg, used to validate the cross-section computation method with PDFs.

---

5. tg/ – Telegram bot for computation notifications

This directory contains files related to the Telegram bot, which sends notifications about the status of computations in Wolfram Mathematica.

The bot interacts with Mathematica through the PrintTG[string] function, which sends a message with the provided string parameter to a specified Telegram chat.

---

Installation & Setup

To work with the project, you need:

1. Wolfram Mathematica with FeynArts, FeynCalc, and LoopTools installed.
2. Python 3 for working with PDFs (pdfcode/).
3. LHAPDF for accessing and managing parton distribution functions.

---

Contact

For any questions, feel free to contact:

• Dmitry Kalashnikov: dskalashnikov@mephi.ru

Описание

Этот проект посвящён исследованию ограничений на параметры Двуххиггсовской модели (2HDM) с использованием аномальных вершинных функций. Методология основана на анализе коэффициентов аномальных взаимодействий ( ZZZ ) и ( ZWW ), полученных из экспериментальных данных LHC.

Расчёты выполняются в Wolfram Mathematica с использованием нескольких ключевых пакетов:

• FeynArts – для генерации диаграмм Фейнмана.
• FeynCalc – для вычисления амплитуд процессов.
• LoopTools – для редукции интегралов Пасарино-Вельтмана.
• LHAPDF – для работы с функциями плотности распределения партонов (PDF).

Дополнительно для проверки расчётов сечения с использованием PDF анализируется тестовый процесс pp → H → gg.

---

Структура проекта

1. ZZZ_ZWW/ – Основные вычисления для вершинных функций

Этот каталог содержит основные скрипты для вычисления амплитуд и коэффициентов взаимодействий:

• Vertex_graphs.wl – генерация графиков и анализ вершинных функций.
• f4calc_ZWW.wl – расчёт амплитуды и извлечение коэффициентов для процесса ( ZWW ).
• f4calc_ZZZ.wl – расчёт амплитуды и извлечение коэффициентов для процесса ( ZZZ ).
• SCRIPTqqZZZ.wls – исполняемый скрипт для вычисления амплитуды и квадрата матричного элемента процесса ( q\bar{q} \to Z \to ZZ ).
• SCRIPTcross.wls – вычисляет сечение процесса и сохраняет результаты в буфер.
• SCRIPT_f4meanvalue.wls – исполняемый скрипт для вычисления среднего значения f4.
• TESTqqZZZ.wl – тестовый файл для разработки новых вычислительных методов.
• TestPVphysicalError.wl – тестовый файл для проверки физических ошибок в процессе ( PV ).

Дополнительно здесь хранятся резервные копии результатов вычислений:

• .mx файлы – сериализованные промежуточные вычисления.
• .txt файлы – сохранённые числовые значения коэффициентов.

Все буферные файлы, промежуточные результаты и дополнительные графики хранятся в:

• ZZZ_ZWW/buffer/ – временные буферные файлы для хранения промежуточных данных.
• ZZZ_ZWW/graphs/ – различные графические представления вычислений.
• ZZZ_ZWW/subgraphs/ – дополнительные подграфики, относящиеся к анализу.

---

2. automation/ – Автоматизированный перебор параметров и расчёт сечения

Этот каталог содержит скрипты для автоматизированных расчётов сечения ( \sigma(mh_2) ).

• run_mh2_scan.sh – Bash-скрипт, который перебирает различные значения ( mh_2 ) и запускает SCRIPTcross.wls.
• plot_cs_data.wls – WolframScript, который загружает сохранённые значения сечений и строит график ( \sigma(mh_2) ) с учётом погрешностей.

Результаты сохраняются в файлы:

• buffer/cs_uuZZZ.wl – рассчитанные значения сечения.
• subgraphs/cross_sectionMh2.png – сгенерированный график.

---

3. pdfcode/ – Работа с функциями плотности распределения частиц (PDF)

Этот каталог содержит набор предварительно вычисленных CSV-файлов с PDF-функциями для различных частиц и энергий.

Основные файлы:

• PDF_csv.py – Python-скрипт для извлечения конкретных значений PDF.
• pdf_mathematica_test.wl – пример вызова PDF-функций в Mathematica.

---

4. ppHgg/ – Тестирование расчёта сечения

Этот каталог посвящён вспомогательному процессу pp → H → gg, который используется для проверки метода расчёта сечения с PDF.

---

5. tg/ – Telegram-бот для уведомлений о вычислениях

Этот каталог содержит файлы, связанные с Telegram-ботом, который отправляет уведомления о ходе вычислений в Wolfram Mathematica.

Бот взаимодействует с Mathematica через функцию PrintTG[string], которая отправляет сообщение с переданной строкой string в указанный Telegram-чат.

---

Установка и настройка

Для работы с проектом необходимо:

1. Wolfram Mathematica с установленными FeynArts, FeynCalc, LoopTools.
2. Python 3 для работы с PDF-функциями (pdfcode/).
3. LHAPDF для загрузки и работы с функциями плотности распределения частиц.

---

Контакты

По всем вопросам обращайтесь:

• Дмитрий Калашников: dskalashnikov@mephi.ru