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       1           0 : // Distributed under the MIT License.
       2             : // See LICENSE.txt for details.
       3             : 
       4             : #pragma once
       5             : 
       6             : #include <cstddef>
       7             : 
       8             : #include "DataStructures/DataBox/Tag.hpp"
       9             : #include "DataStructures/Tensor/TypeAliases.hpp"
      10             : #include "PointwiseFunctions/GeneralRelativity/Tags.hpp"
      11             : #include "Utilities/Gsl.hpp"
      12             : #include "Utilities/TMPL.hpp"
      13             : 
      14             : /// \ingroup GeneralRelativityGroup
      15             : /// Holds functions related to general relativity.
      16             : namespace gr {
      17             : /// @{
      18             : /*!
      19             :  * \ingroup GeneralRelativityGroup
      20             :  * \brief Compute lapse from shift and spacetime metric
      21             :  *
      22             :  * \details Computes
      23             :  * \f{align}
      24             :  *    \alpha &= \sqrt{\beta^i g_{it}-g_{tt}}
      25             :  * \f}
      26             :  * where \f$ \alpha \f$, \f$ \beta^i\f$, and \f$g_{ab}\f$ are the lapse, shift,
      27             :  * and spacetime metric.
      28             :  * This can be derived, e.g., from Eqs. 2.121--2.122 of Baumgarte & Shapiro.
      29             :  */
      30             : template <typename DataType, size_t SpatialDim, typename Frame>
      31           1 : Scalar<DataType> lapse(
      32             :     const tnsr::I<DataType, SpatialDim, Frame>& shift,
      33             :     const tnsr::aa<DataType, SpatialDim, Frame>& spacetime_metric);
      34             : 
      35             : template <typename DataType, size_t SpatialDim, typename Frame>
      36           1 : void lapse(gsl::not_null<Scalar<DataType>*> lapse,
      37             :            const tnsr::I<DataType, SpatialDim, Frame>& shift,
      38             :            const tnsr::aa<DataType, SpatialDim, Frame>& spacetime_metric);
      39             : /// @}
      40             : 
      41             : namespace Tags {
      42             : /*!
      43             :  * \brief Compute item for lapse \f$\alpha\f$ from the spacetime metric
      44             :  * \f$g_{ab}\f$ and the shift \f$\beta^i\f$.
      45             :  *
      46             :  * \details Can be retrieved using `gr::Tags::Lapse`.
      47             :  */
      48             : template <typename DataType, size_t SpatialDim, typename Frame>
      49           1 : struct LapseCompute : Lapse<DataType>, db::ComputeTag {
      50           0 :   using argument_tags =
      51             :       tmpl::list<Shift<DataType, SpatialDim, Frame>,
      52             :                  SpacetimeMetric<DataType, SpatialDim, Frame>>;
      53             : 
      54           0 :   using return_type = Scalar<DataType>;
      55             : 
      56           0 :   static constexpr auto function =
      57             :       static_cast<void (*)(const gsl::not_null<Scalar<DataType>*> lapse,
      58             :                            const tnsr::I<DataType, SpatialDim, Frame>&,
      59             :                            const tnsr::aa<DataType, SpatialDim, Frame>&)>(
      60             :           &lapse<DataType, SpatialDim, Frame>);
      61             : 
      62           0 :   using base = Lapse<DataType>;
      63             : };
      64             : }  // namespace Tags
      65             : }  // namespace gr