高能物理中常用的软件包简介
做了几年高能物理之后,深感工作中各种程序包的重要性。现将本人用过的一干程序包罗列如下,就当是一个小结。虽然谈不上对每个软件(包)都十分精通,然而抛砖引玉,欢迎各位补充。
符号计算:
mathematica:这是唯一一个商业软件,下面有的程序依赖于它,而且由于Wolfram当年也是高能物理出身,因此个人觉得该软件的使用体验很好,也是我唯一动心购买正版的软件。(虽然Wolfram公司不理我:-( )
form:大规模处理符号表达式的利器,下面有的软件包依赖于它,适宜用来做高圈多腿图的计算,但是用起来没有mathematica方便。
maxima:这个是mathematica的免费替代品,但缺点是很多表达式没法像mathematica那样化简,不过好在提供源代码,可以自己加。
数值计算:
gsl:C程序写的数值计算库,内容还比较全面,用来做数值计算很方便,文档比较详细且集中。
cernlib:CERN的数值计算库以及一系列附加的分析绘图工具(甚至包括了下面的一些程序包)。优点是功能强大,专门针对高能物理中的各种应用比较全面;不过个人觉得文档有些散。
scilab:这个是类似于matlab的通用型数值计算软件,简单易用,界面友好,不过因为通常都直接写c或者fortran程序做计算,因此用得较少,也没做过比较是不是会比自己写调用gsl啥的慢很多。
octave:类似于scilab,目前我还没用过
图形可视化:
root:CERN的一个解释型C语言编译器,功能强大,把C语言变成了类似于脚本语言,对做图比较方便。
gnuplot:绘图程序,功能也比较强,用起来也比较方便。
metapost:TeXLive自带的绘图程序,功能还不错,就是用起来不是很方便。
asymptote:在metapost的基础上改进了一些,用起来比metapost方便,不过个人觉得和metapost差不多。(可能我比较弱,无法掌握其精髓^_^)
编辑写作:
texlive:aps推荐使用revtex4格式写paper,因此这个当然必不可少。
openoffice:有时候不得不用一下Office,可以用它来应急,不过和Office的兼容性确实不好。
特殊用途:
1.圈图计算
FeynArts:生成Feynman图和Feynman振幅的工具包,在mathematica下使用,方便易学。
FormCalc:配合form(自带得有)和FeynArts对Feynman振幅(小于等于1圈水平)进行解析化简的工具包,在mathematica下使用。
LoopTools:数值计算一圈动量积分的程序包,实际是用了ff包,但是比ff更加易用。但是处理红外发散是用的质量正规化。
QCDLoop:也是计算一圈动量积分的程序包,也用了ff包,但是用维数正规化来处理红外发散。
FeynCalc:具有教学性质的Feynman图计算包,在mathematica中使用,可以对1圈水平的Feynman振幅及模方进行化简,也可进行两圈自能图的计算,给出的表达式和教科书比较接近。
mincer:利用form计算三圈无质量自能图的工具包。
matad:计算三圈真空图的工具包,其中可以有一个质量参数。但是由于和目前form版本不兼容,因此需要进行修改才能配合使用。
2.数值模拟
madgraph:在树图水平给出Feynman图并进行计算的工具包,利用Helicity方法可计算多腿图,使用比较方便。
madevent:和madgraph配合进行数值积分和事例生成。
comphep:一个简单易用的树图计算工具,可以生成Feynman图,给出解析表达式,进行数值计算,并绘出图形。
calchep:功能和comphep差不多,只是由另外一个人维护。
grace:在领头阶计算Feynman振幅的工具,目前正在扩展到次领头阶。也可以画Feynman图和生成事例。
pythia:强大的Monte Carlo模拟程序,可进行一系列计算,包括数值积分,parton shower,强子化和事例生成,似乎集成在cernlib里了,不过目前正在推出新的c++版本。
herwig:类似于pythia,只是用的算法不尽相同。也在推出新的c++版本。
3.粒子谱计算
FeynHiggs:计算SUSY中Higgs粒子质量谱和衰变宽度的软件包,考虑了两圈效应,方便易用,甚至可在mathematica中调用。
SDecay:同样是计算SUSY中Higgs粒子质量谱和衰变宽度的软件包。
SoftSUSY:计算SUSY粒子质量谱和衰变宽度的软件包。
suspect:也是计算SUSY粒子质量谱的软件包。
4.其他
Cuba:进行多维数值积分的软件包。
LanHep:根据拉氏量推导Feynman规则的软件包,可配合comphep/calchep和FeynArts使用。
LHAPDF: PDF的集合,汇聚了很多的PDF,但是稍微更新慢一些。
SDecay:同样是计算SUSY中Higgs粒子质量谱和衰变宽度的软件包。
SoftSUSY:计算SUSY粒子质量谱和衰变宽度的软件包。
suspect:也是计算SUSY粒子质量谱的软件包。
4.其他
Cuba:进行多维数值积分的软件包。
LanHep:根据拉氏量推导Feynman规则的软件包,可配合comphep/calchep和FeynArts使用。
LHAPDF: PDF的集合,汇聚了很多的PDF,但是稍微更新慢一些。
评论