EffLRSM: effLRSM.fr

File effLRSM.fr, 8.0 KB (added by richardphysics, 11 months ago)

Main Effective LRSM model file. Relies on sm.fr (default FR model file) being declared elsewhere.

Line 
1(* **************************************************************************** *)
2(* FeynRules Model file for a effective left-right symmetryic extension         *)
3(* of the Standard Model. Contains WR^+/- and ZR gauge bosons as well as        *)
4(* three massive Majorana neutrinos that couples to all SM leptons.             *)
5(* SM Lagrangian is written in the Feynman Gauge.                               *)
6(* LRSM Extension is written in Unitary gauge                                   *)
7(*                                                                              *)
8(* Contact author: R. Ruiz [richard.ruiz [at] durham.ac.uk]                     *)
9(*                                                                              *)
10(* The LRSM Lagrangian implemented is described in O. Mattelaer, et. al,        *)
11(* [arXiv:1610.XXXXX].                                                          *)
12(* The model is an extension of the default FeynRules SM model file.            *)
13(* Please cite accordingly.                                                     *)
14(*                                                                              *)
15(* Please note that the scalar sector of the full LRSM is been decoupled.       *)
16(* This means that some diboson and VBF processes involving WR and ZR, which    *)
17(* rely on Goldstone couplings are not correctly modeled.                       *)
18(*                                                                              *)
19(* 2014 Monte Carlo Particle ID Scheme is adopted:                              *)
20(* http://pdg.lbl.gov/2014/reviews/rpp2014-rev-monte-carlo-numbering.pdf        *)
21(* Default mass and widths correspond to [arXiv:1610.XXXXX].                    *)
22(* Presently Right-handed CKM and Lepton mixing are taken to be real.           *)
23(* **************************************************************************** *)
24
25(* ************************** *)
26(* *****  Information   ***** *)
27(* ************************** *)
28
29M$ModelName = "EffLRSM"
30M$Information = {
31  Authors       ->{"R. Ruiz"},
32  Version       -> "1.0",
33  Date          -> "31 October 2016",
34  Institutions  -> {"IPPP / University of Durham"},
35  Emails        -> {"richard.ruiz@durham.ac.uk"},
36  References    -> {"O. Mattelaer, et. al., [arXiv:1610.XXXXX]"},
37  URLs         -> {"https://feynrules.irmp.ucl.ac.be/wiki/EffLRSM"}
38};
39
40(* ************************ *)
41(* *****  New Fields  ***** *)
42(* ************************ *)
43
44
45(* Physical vector boson fields *)
46M$ClassesDescription = {
47  V[32] == {
48        ClassName        -> ZR,
49        SelfConjugate    -> True,
50        Mass             -> {MZR, 5070.0},
51        Width            -> {WZR,  114.0},
52        ParticleName     -> "ZR",
53        PDG              -> 32,
54        PropagatorLabel  -> "ZR",
55        PropagatorType   -> Sine,
56        PropagatorArrow  -> None,
57        FullName         -> "ZR"
58  },
59  V[34] == {
60        ClassName       -> WR,
61        SelfConjugate   -> False, 
62        Mass            -> {MWR, 3000.0},
63        Width           -> {WWR,   84.3},
64        ParticleName    -> "WR+",
65        AntiParticleName-> "WR-",
66        QuantumNumbers  -> {Q->1},
67        PDG             -> 34,
68        PropagatorLabel -> "WR",
69        PropagatorType  -> Sine,
70        PropagatorArrow -> Forward
71        FullName        -> "WR"
72  },
73
74(* Physical fermion fields *)
75   F[31] == {
76    ClassName        -> Nl,
77    ClassMembers     -> {N1,N2,N3},
78    Indices          -> {Index[Generation]},
79    FlavorIndex      -> Generation,
80    SelfConjugate    -> True,
81    Mass             -> {mN, {mN1,173.3},    {mN2, 1*^12}, {mN3, 1*^14}},
82    Width            -> {    {WN1,2.12*^-8}, {WN2, 100},   {WN3, 100}},
83    PropagatorLabel  -> {"N", "N1", "N2", "N3"},
84    PropagatorType   -> Straight,
85    PropagatorArrow  -> None,
86    PDG              -> {9900012,9900014,9900016},
87    FullName         -> {"Heavy N1", "Heavy N2", "Heavy N3"}
88  }
89
90
91};
92
93
94
95
96(* ************************** *)
97(* *****   Parameters   ***** *)
98(* ************************** *)
99M$Parameters = {
100        (* EXTERNAL PARAMETERS *)
101  kRq == {      ParameterType -> External,
102                Value -> 1.0,
103                BlockName->VRCOUP,
104                OrderBlock->1,
105                TeX -> Subsuperscript[k,R,q],
106                Description -> "WR/ZR quark coupling scale: gRq = kRq*gSM = kRq*ee/sW"},
107
108  kRl == {      ParameterType -> External,
109                Value -> 1.0,
110                BlockName->VRCOUP,
111                OrderBlock->2,
112                TeX -> Subsuperscript[k,R,l],
113                Description -> "WR/ZR lepton coupling scale: gRl = kRl*gSM = kRl*ee/sW"},
114
115  VCKMR == {    ParameterType->External,
116                ComplexParameter->False,
117                Indices->{Index[Generation],Index[Generation]},
118                BlockName->QuarkMixingVCKMR,
119                Value-> {
120                        VCKMR[1,1]->1.0, VCKMR[1,2]->0.0, VCKMR[1,3]->0.0,
121                        VCKMR[2,1]->0.0, VCKMR[2,2]->1.0, VCKMR[2,3]->0.0,
122                        VCKMR[3,1]->0.0, VCKMR[3,2]->0.0, VCKMR[3,3]->1.0 },
123                TeX->Subsuperscript[V,ij,R],
124                Description->"Right-handed CKM Quark Mixing Matrix"
125  },
126
127  YlN == {      ParameterType->External,
128                ComplexParameter->False,
129                Indices->{Index[Generation],Index[Generation]},
130                BlockName->LeptonMixingYlN,
131                Value-> {
132                        YlN[1,1]->1.0, YlN[1,2]->0.0, YlN[1,3]->0.0,
133                        YlN[2,1]->0.0, YlN[2,2]->1.0, YlN[2,3]->0.0,
134                        YlN[3,1]->0.0, YlN[3,2]->0.0, YlN[3,3]->1.0 },
135                TeX->Subscript[Y,lN],
136                Description->"Right-handed Lepton Mixing Matrix"
137  },
138
139        (* INTERNAL PARAMETERS *)
140  tw2   == {
141    ParameterType -> Internal,
142    Value         -> sw2/(1-sw2),
143    Description   -> "Squared Tan of the Weinberg angle"
144  },
145  kRq2  == {
146    ParameterType -> Internal,
147    Value         -> kRq*kRq,
148    Description   -> "Square of kRq = gRQuarks/gSM"
149  },
150  kRl2  == {
151    ParameterType -> Internal,
152    Value         -> kRl*kRl,
153    Description   -> "Square of kRq = gRLeptons/gSM"
154  },
155
156
157(* ZR coupling to RH fermions: gZR,f_R =  TR3 - Qf*tw2/kR2  *)
158(* ZR coupling to LH fermions: gZR,f_L = (TL3 - Qf)*tw2/kR2 *)
159
160  gZRuR == {
161        ParameterType -> Internal,
162        Value         -> (1/2)  - (2/3)*tw2/kRq2,       
163        Description   -> "Right-handed ZR-u-uBar Coupling"
164  },
165  gZRuL == {
166        ParameterType -> Internal,
167        Value         -> ((1/2) - (2/3))*tw2/kRq2,
168        Description   -> "Left-handed ZR-u-uBar Coupling"
169  },
170  gZRdR == {
171        ParameterType -> Internal,
172        Value         -> (-1/2)  - (-1/3)*tw2/kRq2,     
173        Description   -> "Right-handed ZR-d-dBar Coupling"
174  },
175  gZRdL == {
176        ParameterType -> Internal,
177        Value         -> ((-1/2) - (-1/3))*tw2/kRq2,
178        Description   -> "Left-handed ZR-d-dBar Coupling"
179  },
180  gZRNR == {
181        ParameterType -> Internal,
182        Value         -> (1/2) - (0)*tw2/kRl2, 
183        Description   -> "Right-handed ZR-NR-NRBar Coupling"
184  },
185  gZRNL == {
186        ParameterType -> Internal,
187        Value         -> (0 - 0)*tw2/kRl2,     
188        Description   -> "Left-handed ZR-NR-NRBar Coupling"
189  },
190  gZRvR == {
191        ParameterType -> Internal,
192        Value         -> (0) - (0)*tw2/kRl2,
193        Description   -> "Right-handed ZR-vL-vLBar Coupling"
194  },
195  gZRvL == {
196        ParameterType -> Internal,
197        Value         -> ((1/2) - (0))*tw2/kRl2,       
198        Description   -> "Left-handed ZR-vL-vLBar Coupling"
199  },
200  gZReR == {
201        ParameterType -> Internal,
202        Value         -> (-1/2) - (-1)*tw2/kRl2,
203        Description   -> "Right-handed ZR-e-eBar Coupling"
204  },
205  gZReL == {
206        ParameterType -> Internal,
207        Value         -> ((-1/2) - (-1))*tw2/kRl2,     
208        Description   -> "Left-handed ZR-e-eBar Coupling"
209  }
210
211};
212
213(* ************************** *)
214(* *** Kinetic+Mass Terms *** *)
215(* ************************** *)
216LNKin :=   I/2 N1bar[s1].Ga[v,s1,s2].del[N1[s2],v] - 1/2 mN1 N1bar[s1]N1[s1] \
217        +  I/2 N2bar[s1].Ga[v,s1,s2].del[N2[s2],v] - 1/2 mN2 N2bar[s1]N2[s1] \
218        +  I/2 N3bar[s1].Ga[v,s1,s2].del[N3[s2],v] - 1/2 mN3 N3bar[s1]N3[s1];
219
220
221(* ************************* *)
222(* *** Interaction Terms *** *)
223(* ************************* *)
224(* WR Currents *)
225LWRTmp := ee/sw/Sqrt[2]*WR[mu]*( kRq*uqbar.VCKMR.Ga[mu].ProjP.dq \
226                               + kRl*Nlbar.YlN.Ga[mu].ProjP.l    );
227
228(* ZR Currents *)
229LZRTmpU := kRq*ee/sw/Sqrt[1-tw2/kRq2]*ZR[mu]*(gZRuR* uqbar.Ga[mu].ProjP.uq \
230                                            + gZRuL* uqbar.Ga[mu].ProjM.uq );
231LZRTmpD := kRq*ee/sw/Sqrt[1-tw2/kRq2]*ZR[mu]*(gZRdR* dqbar.Ga[mu].ProjP.dq \
232                                            + gZRdL* dqbar.Ga[mu].ProjM.dq );
233LZRTmpN := kRl*ee/sw/Sqrt[1-tw2/kRl2]*ZR[mu]*(gZRNR* Nlbar.Ga[mu].ProjP.Nl \
234                                            + gZRNL* Nlbar.Ga[mu].ProjM.Nl );
235LZRTmpV := kRl*ee/sw/Sqrt[1-tw2/kRl2]*ZR[mu]*(gZRvR* vlbar.Ga[mu].ProjP.vl \
236                                            + gZRvL* vlbar.Ga[mu].ProjM.vl );
237LZRTmpE := kRl*ee/sw/Sqrt[1-tw2/kRl2]*ZR[mu]*(gZReR*  lbar.Ga[mu].ProjP.l  \
238                                            + gZReL*  lbar.Ga[mu].ProjM.l  );
239LZRTmp  := LZRTmpU + LZRTmpD + LZRTmpN + LZRTmpV + LZRTmpE;
240
241
242(* Combine everything *)
243LagLRSM := LNKin + LWRTmp + LZRTmp + HC[LWRTmp];
244LagFull := LSM + LagLRSM;
245