- color and clifford classes are quite functional now
[ginac.git] / ginac / color.h
1 /** @file color.h
2  *
3  *  Interface to GiNaC's color (SU(3) Lie algebra) objects. */
4
5 /*
6  *  GiNaC Copyright (C) 1999-2001 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
7  *
8  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
10  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
11  *  (at your option) any later version.
12  *
13  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
14  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16  *  GNU General Public License for more details.
17  *
18  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
19  *  along with this program; if not, write to the Free Software
20  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
21  */
22
23 #ifndef __GINAC_COLOR_H__
24 #define __GINAC_COLOR_H__
25
26 #include "indexed.h"
27 #include "tensor.h"
28
29 namespace GiNaC {
30
31
32 /** This class holds a generator T_a or the unity element of the Lie algebra
33  *  of SU(3), as used for calculations in quantum chromodynamics. A
34  *  representation label (an unsigned 8-bit integer) is used to distinguish
35  *  elements from different Lie algebras (objects with different labels
36  *  commute). These objects implement an abstract representation of the
37  *  group, not a specific matrix representation. The indices used for color
38  *  objects should not have a variance. */
39 class color : public indexed
40 {
41         GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(color, indexed)
42
43         // other constructors
44 public:
45         color(const ex & b, unsigned char rl = 0);
46         color(const ex & b, const ex & i1, unsigned char rl = 0);
47
48         // internal constructors
49         color(unsigned char rl, const exvector & v, bool discardable = false);
50         color(unsigned char rl, exvector * vp); // vp will be deleted
51
52         // functions overriding virtual functions from base classes
53 protected:
54         ex simplify_ncmul(const exvector & v) const;
55         ex thisexprseq(const exvector & v) const;
56         ex thisexprseq(exvector * vp) const;
57         unsigned return_type(void) const { return return_types::noncommutative; }
58         unsigned return_type_tinfo(void) const { return TINFO_color + representation_label; }
59
60         // non-virtual functions in this class
61 public:
62         unsigned char get_representation_label(void) const {return representation_label;}
63
64         // member variables
65 private:
66         unsigned char representation_label; /**< Representation label to distinguish independent color matrices coming from separated fermion lines */
67 };
68
69
70 /** This class represents the su(3) unity element. */
71 class su3one : public tensor
72 {
73         GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(su3one, tensor)
74
75         // functions overriding virtual functions from bases classes
76 public:
77         void print(const print_context & c, unsigned level = 0) const;
78 };
79
80 /** This class represents an su(3) generator. */
81 class su3t : public tensor
82 {
83         GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(su3t, tensor)
84
85         // functions overriding virtual functions from bases classes
86 public:
87         void print(const print_context & c, unsigned level = 0) const;
88         bool contract_with(exvector::iterator self, exvector::iterator other, exvector & v) const;
89 };
90
91 /** This class represents the tensor of antisymmetric su(3) structure
92  *  constants. */
93 class su3f : public tensor
94 {
95         GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(su3f, tensor)
96
97         // functions overriding virtual functions from bases classes
98 public:
99         void print(const print_context & c, unsigned level = 0) const;
100         ex eval_indexed(const basic & i) const;
101         bool contract_with(exvector::iterator self, exvector::iterator other, exvector & v) const;
102 };
103
104 /** This class represents the tensor of symmetric su(3) structure constants. */
105 class su3d : public tensor
106 {
107         GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(su3d, tensor)
108
109         // functions overriding virtual functions from bases classes
110 public:
111         void print(const print_context & c, unsigned level = 0) const;
112         ex eval_indexed(const basic & i) const;
113         bool contract_with(exvector::iterator self, exvector::iterator other, exvector & v) const;
114 };
115
116
117 // global functions
118 inline const color &ex_to_color(const ex &e)
119 {
120         return static_cast<const color &>(*e.bp);
121 }
122
123
124 /** Create the su(3) unity element. This is an indexed object, although it
125  *  has no indices.
126  *
127  *  @param rl Representation label
128  *  @return newly constructed unity element */
129 ex color_ONE(unsigned char rl = 0);
130
131 /** Create an su(3) generator.
132  *
133  *  @param a Index
134  *  @param rl Representation label
135  *  @return newly constructed unity generator */
136 ex color_T(const ex & a, unsigned char rl = 0);
137
138 /** Create an su(3) antisymmetric structure constant.
139  *
140  *  @param a First index
141  *  @param b Second index
142  *  @param c Third index
143  *  @return newly constructed structure constant */
144 ex color_f(const ex & a, const ex & b, const ex & c);
145
146 /** Create an su(3) symmetric structure constant.
147  *
148  *  @param a First index
149  *  @param b Second index
150  *  @param c Third index
151  *  @return newly constructed structure constant */
152 ex color_d(const ex & a, const ex & b, const ex & c);
153
154 /** This returns the linear combination d.a.b.c+I*f.a.b.c. */
155 ex color_h(const ex & a, const ex & b, const ex & c);
156
157 /** Calculate the trace of an expression containing color objects with a
158  *  specified representation label.
159  *
160  *  @param rl Representation label */
161 ex color_trace(const ex & e, unsigned char rl = 0);
162
163
164 } // namespace GiNaC
165
166 #endif // ndef __GINAC_COLOR_H__