EVGEN/AliGenHIJINGpara.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 // Parameterisation of pi and K, eta and pt distributions
  19 // used for the ALICE TDRs.
  20 // eta: according to HIJING (shadowing + quenching)
  21 // pT : according to CDF measurement at 1.8 TeV
  22 // Author: andreas.morsch@cern.ch
  23
  24
  25 //Begin_Html
  26 /*
  27 <img src="picts/AliGeneratorClass.gif">
  28 </pre>
  29 <br clear=left>
  30 <font size=+2 color=red>
  31 <p>The responsible person for this module is
  32 <a href="mailto:andreas.morsch@cern.ch">Andreas Morsch</a>.
  33 </font>
  34 <pre>
  35 */
  36 //End_Html
  37 //                                                               //
  38 ///////////////////////////////////////////////////////////////////
  39
  40 #include <TArrayF.h>
  41 #include <TCanvas.h>
  42 #include <TClonesArray.h>
  43 #include <TDatabasePDG.h>
  44 #include <TF1.h>
  45 #include <TH1.h>
  46 #include <TPDGCode.h>
  47 #include <TParticle.h>
  48 #include <TROOT.h>
  49 #include <TVirtualMC.h>
  50
  51 #include "AliConst.h"
  52 #include "AliDecayer.h"
  53 #include "AliGenEventHeader.h"
  54 #include "AliGenHIJINGpara.h"
  55 #include "AliLog.h"
  56 #include "AliRun.h"
  57
  58 ClassImp(AliGenHIJINGpara)
  59
  60
  61 AliGenHIJINGpara::AliGenHIJINGpara(const AliGenHIJINGpara & para):
  62     AliGenerator(para)
  63 {
  64 // Copy constructor
  65     para.Copy(*this);
  66 }
  67
  68 //_____________________________________________________________________________
  69 static Double_t ptpi(Double_t *px, Double_t *)
  70 {
  71   //
  72   //     PT-PARAMETERIZATION CDF, PRL 61(88) 1819
  73   //     POWER LAW FOR PT > 500 MEV
  74   //     MT SCALING BELOW (T=160 MEV)
  75   //
  76   const Double_t kp0    = 1.3;
  77   const Double_t kxn    = 8.28;
  78   const Double_t kxlim  = 0.5;
  79   const Double_t kt     = 0.160;
  80   const Double_t kxmpi  = 0.139;
  81   const Double_t kb     = 1.;
  82   Double_t y, y1, xmpi2, ynorm, a;
  83   Double_t x = *px;
  84   //
  85   y1 = TMath::Power(kp0 / (kp0 + kxlim), kxn);
  86   xmpi2 = kxmpi * kxmpi;
  87   ynorm = kb * (TMath::Exp(-sqrt(kxlim * kxlim + xmpi2) / kt ));
  88   a = ynorm / y1;
  89   if (x > kxlim)
  90     y = a * TMath::Power(kp0 / (kp0 + x), kxn);
  91   else
  92     y = kb* TMath::Exp(-sqrt(x * x + xmpi2) / kt);
  93
  94   return y*x;
  95 }
  96
  97 //_____________________________________________________________________________
  98 static Double_t ptscal(Double_t pt, Int_t np)
  99 {
 100     //    SCALING EN MASSE PAR RAPPORT A PTPI
 101     //     MASS PI,K,ETA,RHO,OMEGA,ETA',PHI
 102     const Double_t khm[10] = {.13957,.493,.5488,.769,.7826,.958,1.02,0,0,0};
 103     //     VALUE MESON/PI AT 5 GEV
 104     const Double_t kfmax[10]={1.,0.3,0.55,1.0,1.0,1.0,1.0,0,0,0};
 105     np--;
 106     Double_t f5=TMath::Power(((
 107         sqrt(100.018215)+2.)/(sqrt(100.+khm[np]*khm[np])+2.0)),12.3);
 108     Double_t fmax2=f5/kfmax[np];
 109     // PIONS
 110     Double_t ptpion=100.*ptpi(&pt, (Double_t*) 0);
 111     Double_t fmtscal=TMath::Power(((
 112         sqrt(pt*pt+0.018215)+2.)/ (sqrt(pt*pt+khm[np]*khm[np])+2.0)),12.3)/
 113         fmax2;
 114     return fmtscal*ptpion;
 115 }
 116
 117 //_____________________________________________________________________________
 118 static Double_t ptka( Double_t *px, Double_t *)
 119 {
 120     //
 121     // pt parametrisation for k
 122     //
 123     return ptscal(*px,2);
 124 }
 125
 126
 127 //_____________________________________________________________________________
 128 static Double_t etapic( Double_t *py, Double_t *)
 129 {
 130   //
 131   // eta parametrisation for pi
 132   //
 133     const Double_t ka1    = 4913.;
 134     const Double_t ka2    = 1819.;
 135     const Double_t keta1  = 0.22;
 136     const Double_t keta2  = 3.66;
 137     const Double_t kdeta1 = 1.47;
 138     const Double_t kdeta2 = 1.51;
 139     Double_t y=TMath::Abs(*py);
 140     //
 141     Double_t ex1 = (y-keta1)*(y-keta1)/(2*kdeta1*kdeta1);
 142     Double_t ex2 = (y-keta2)*(y-keta2)/(2*kdeta2*kdeta2);
 143     return ka1*TMath::Exp(-ex1)+ka2*TMath::Exp(-ex2);
 144 }
 145
 146 //_____________________________________________________________________________
 147 static Double_t etakac( Double_t *py, Double_t *)
 148 {
 149     //
 150     // eta parametrisation for ka
 151     //
 152     const Double_t ka1    = 497.6;
 153     const Double_t ka2    = 215.6;
 154     const Double_t keta1  = 0.79;
 155     const Double_t keta2  = 4.09;
 156     const Double_t kdeta1 = 1.54;
 157     const Double_t kdeta2 = 1.40;
 158     Double_t y=TMath::Abs(*py);
 159     //
 160     Double_t ex1 = (y-keta1)*(y-keta1)/(2*kdeta1*kdeta1);
 161     Double_t ex2 = (y-keta2)*(y-keta2)/(2*kdeta2*kdeta2);
 162     return ka1*TMath::Exp(-ex1)+ka2*TMath::Exp(-ex2);
 163 }
 164
 165 //_____________________________________________________________________________
 166 AliGenHIJINGpara::AliGenHIJINGpara()
 167   :AliGenerator()
 168 {
 169     //
 170     // Default constructor
 171     //
 172     fPtpi    =  0;
 173     fPtka    =  0;
 174     fETApic  =  0;
 175     fETAkac  =  0;
 176     fDecayer =  0;
 177     fNt      = -1;
 178     fNpartProd = 0;
 179     SetCutVertexZ();
 180     SetPtRange();
 181     SetPi0Decays();
 182 }
 183
 184 //_____________________________________________________________________________
 185 AliGenHIJINGpara::AliGenHIJINGpara(Int_t npart)
 186   :AliGenerator(npart)
 187 {
 188   //
 189   // Standard constructor
 190   //
 191     fName="HIJINGpara";
 192     fTitle="HIJING Parametrisation Particle Generator";
 193     fPtpi    =  0;
 194     fPtka    =  0;
 195     fETApic  =  0;
 196     fETAkac  =  0;
 197     fDecayer =  0;
 198     fNt      = -1;
 199     fNpartProd = npart;
 200     SetCutVertexZ();
 201     SetPtRange();
 202     SetPi0Decays();
 203 }
 204
 205 //_____________________________________________________________________________
 206 AliGenHIJINGpara::~AliGenHIJINGpara()
 207 {
 208   //
 209   // Standard destructor
 210   //
 211     delete fPtpi;
 212     delete fPtka;
 213     delete fETApic;
 214     delete fETAkac;
 215 }
 216
 217 //_____________________________________________________________________________
 218 void AliGenHIJINGpara::Init()
 219 {
 220   //
 221   // Initialise the HIJING parametrisation
 222   //
 223     Float_t etaMin =-TMath::Log(TMath::Tan(
 224         TMath::Min((Double_t)fThetaMax/2,TMath::Pi()/2-1.e-10)));
 225     Float_t etaMax = -TMath::Log(TMath::Tan(
 226         TMath::Max((Double_t)fThetaMin/2,1.e-10)));
 227     fPtpi   = new TF1("ptpi",&ptpi,0,20,0);
 228     gROOT->GetListOfFunctions()->Remove(fPtpi);
 229     fPtka   = new TF1("ptka",&ptka,0,20,0);
 230     gROOT->GetListOfFunctions()->Remove(fPtka);
 231     fPtpi->SetNpx(1000);
 232     fPtka->SetNpx(1000);
 233     fETApic = new TF1("etapic",&etapic,etaMin,etaMax,0);
 234     gROOT->GetListOfFunctions()->Remove(fETApic);
 235     fETAkac = new TF1("etakac",&etakac,etaMin,etaMax,0);
 236     gROOT->GetListOfFunctions()->Remove(fETAkac);
 237
 238     TF1 etaPic0("etaPic0",&etapic,-7,7,0);
 239     TF1 etaKac0("etaKac0",&etakac,-7,7,0);
 240
 241     TF1 ptPic0("ptPic0",&ptpi,0.,15.,0);
 242     TF1 ptKac0("ptKac0",&ptka,0.,15.,0);
 243
 244     Float_t intETApi  = etaPic0.Integral(-0.5, 0.5);
 245     Float_t intETAka  = etaKac0.Integral(-0.5, 0.5);
 246     Float_t scalePi   = 7316/(intETApi/1.5);
 247     Float_t scaleKa   =  684/(intETAka/2.0);
 248
 249 //  Fraction of events corresponding to the selected pt-range
 250     Float_t intPt    = (0.877*ptPic0.Integral(0, 15)+
 251                         0.123*ptKac0.Integral(0, 15));
 252     Float_t intPtSel = (0.877*ptPic0.Integral(fPtMin, fPtMax)+
 253                         0.123*ptKac0.Integral(fPtMin, fPtMax));
 254     Float_t ptFrac   = intPtSel/intPt;
 255
 256 //  Fraction of events corresponding to the selected eta-range
 257     Float_t intETASel  = (scalePi*etaPic0.Integral(etaMin, etaMax)+
 258                           scaleKa*etaKac0.Integral(etaMin, etaMax));
 259 //  Fraction of events corresponding to the selected phi-range
 260     Float_t phiFrac    = (fPhiMax-fPhiMin)/2/TMath::Pi();
 261
 262
 263     fParentWeight = (intETASel*ptFrac*phiFrac) / Float_t(fNpart);
 264
 265     if (fAnalog != 0) {
 266         fPtWgtPi = (fPtMax - fPtMin) / fPtpi->Integral(0., 20.);
 267         fPtWgtKa = (fPtMax - fPtMin) / fPtka->Integral(0., 20.);
 268         fParentWeight = (intETASel*phiFrac) / Float_t(fNpart);
 269     }
 270
 271
 272     AliInfo(Form("The number of particles in the selected kinematic region corresponds to %f percent of a full event",
 273                  100./ fParentWeight));
 274
 275 // Issue warning message if etaMin or etaMax are outside the alowed range
 276 // of the parametrization
 277     if (etaMin < -8.001 || etaMax > 8.001) {
 278         AliWarning("\nYOU ARE USING THE PARAMETERISATION OUTSIDE ");
 279         AliWarning("THE ALLOWED PSEUDORAPIDITY RANGE (-8. - 8.)");
 280         AliWarning(Form("YOUR LIMITS: %f %f \n ", etaMin, etaMax));
 281     }
 282 //
 283 //
 284     if (fPi0Decays && gMC)
 285         fDecayer = gMC->GetDecayer();
 286 }
 287
 288
 289 //_____________________________________________________________________________
 290 void AliGenHIJINGpara::Generate()
 291 {
 292   //
 293   // Generate one trigger
 294   //
 295
 296
 297     const Float_t kRaKpic=0.14;
 298     const Float_t kBorne=1/(1+kRaKpic);
 299     Float_t polar[3]= {0,0,0};
 300     //
 301     const Int_t kPions[3] = {kPi0, kPiPlus, kPiMinus};
 302     const Int_t kKaons[4] = {kK0Long, kK0Short, kKPlus, kKMinus};
 303     //
 304     Float_t origin[3];
 305     Float_t pt, pl, ptot, wgt;
 306     Float_t phi, theta;
 307     Float_t p[3];
 308     Int_t i, part, j;
 309     //
 310     TF1 *ptf;
 311     TF1 *etaf;
 312     //
 313     Float_t random[6];
 314     //
 315     for (j=0;j<3;j++) origin[j]=fOrigin[j];
 316
 317     if(fVertexSmear == kPerEvent) {
 318         Vertex();
 319         for (j=0; j < 3; j++) origin[j] = fVertex[j];
 320     } // if kPerEvent
 321     TArrayF eventVertex;
 322     eventVertex.Set(3);
 323     eventVertex[0] = origin[0];
 324     eventVertex[1] = origin[1];
 325     eventVertex[2] = origin[2];
 326
 327     for(i=0;i<fNpart;i++) {
 328         while(1) {
 329             Rndm(random,4);
 330             if(random[0]<kBorne) {
 331                 part=kPions[Int_t (random[1]*3)];
 332                 ptf=fPtpi;
 333                 etaf=fETApic;
 334                 wgt = fPtWgtPi;
 335             } else {
 336                 part=kKaons[Int_t (random[1]*4)];
 337                 ptf=fPtka;
 338                 etaf=fETAkac;
 339                 wgt = fPtWgtKa;
 340             }
 341             phi=fPhiMin+random[2]*(fPhiMax-fPhiMin);
 342             theta=2*TMath::ATan(TMath::Exp(-etaf->GetRandom()));
 343             if(theta<fThetaMin || theta>fThetaMax) continue;
 344
 345             if (fAnalog == 0) {
 346                 pt = ptf->GetRandom();
 347             } else {
 348                 pt = fPtMin + random[3] * (fPtMax - fPtMin);
 349             }
 350
 351
 352             pl=pt/TMath::Tan(theta);
 353             ptot=TMath::Sqrt(pt*pt+pl*pl);
 354             if(ptot<fPMin || ptot>fPMax) continue;
 355             p[0]=pt*TMath::Cos(phi);
 356             p[1]=pt*TMath::Sin(phi);
 357             p[2]=pl;
 358             if(fVertexSmear==kPerTrack) {
 359                 Rndm(random,6);
 360                 for (j=0;j<3;j++) {
 361                     origin[j]=fOrigin[j]+fOsigma[j]*TMath::Cos(2*random[2*j]*TMath::Pi())*
 362                         TMath::Sqrt(-2*TMath::Log(random[2*j+1]));
 363                 }
 364             }
 365
 366             if (fAnalog == 0) {
 367                 wgt = fParentWeight;
 368             } else {
 369                 wgt *= (fParentWeight * ptf->Eval(pt));
 370             }
 371
 372
 373             if (part == kPi0 && fPi0Decays){
 374 //
 375 //          Decay pi0 if requested
 376                 PushTrack(0,-1,part,p,origin,polar,0,kPPrimary,fNt,wgt);
 377                 KeepTrack(fNt);
 378                 DecayPi0(origin, p);
 379             } else {
 380       // printf("fNt %d", fNt);
 381                 PushTrack(fTrackIt,-1,part,p,origin,polar,0,kPPrimary,fNt,wgt);
 382
 383                 KeepTrack(fNt);
 384             }
 385
 386             break;
 387         }
 388         SetHighWaterMark(fNt);
 389     }
 390 //
 391
 392 // Header
 393     AliGenEventHeader* header = new AliGenEventHeader("HIJINGparam");
 394 // Event Vertex
 395     header->SetPrimaryVertex(eventVertex);
 396     header->SetNProduced(fNpartProd);
 397     gAlice->SetGenEventHeader(header);
 398 }
 399
 400 void AliGenHIJINGpara::SetPtRange(Float_t ptmin, Float_t ptmax) {
 401     AliGenerator::SetPtRange(ptmin, ptmax);
 402 }
 403
 404 void AliGenHIJINGpara::DecayPi0(Float_t* orig, Float_t * p)
 405 {
 406 //
 407 //    Decay the pi0
 408 //    and put decay products on the stack
 409 //
 410     static TClonesArray *particles;
 411     if(!particles) particles = new TClonesArray("TParticle",1000);
 412 //
 413     const Float_t kMass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(kPi0)->Mass();
 414     Float_t       e     = TMath::Sqrt(p[0] * p[0] + p[1] * p[1] + p[2] * p[2]+ kMass * kMass);
 415 //
 416 //  Decay the pi0
 417     TLorentzVector pmom(p[0], p[1], p[2], e);
 418     fDecayer->Decay(kPi0, &pmom);
 419
 420 //
 421 // Put decay particles on the stack
 422 //
 423     Float_t polar[3] = {0., 0., 0.};
 424     Int_t np = fDecayer->ImportParticles(particles);
 425     fNpartProd += (np-1);
 426     Int_t nt;
 427     for (Int_t i = 1; i < np; i++)
 428     {
 429         TParticle* iParticle =  (TParticle *) particles->At(i);
 430         p[0] = iParticle->Px();
 431         p[1] = iParticle->Py();
 432         p[2] = iParticle->Pz();
 433         Int_t part = iParticle->GetPdgCode();
 434
 435         PushTrack(fTrackIt, fNt, part, p, orig, polar, 0, kPDecay, nt, fParentWeight);
 436         KeepTrack(nt);
 437     }
 438     fNt = nt;
 439 }
 440
 441 void AliGenHIJINGpara::Copy(TObject &) const
 442 {
 443   Fatal("Copy","Not implemented!\n");
 444 }
 445
 446
 447 void AliGenHIJINGpara::Draw( const char * /*opt*/)
 448 {
 449     //
 450     // Draw the pT and y Distributions
 451     //
 452      TCanvas *c0 = new TCanvas("c0","Canvas 0",400,10,600,700);
 453      c0->Divide(2,1);
 454      c0->cd(1);
 455      fPtpi->Draw();
 456      fPtpi->GetHistogram()->SetXTitle("p_{T} (GeV)");
 457      c0->cd(2);
 458      fPtka->Draw();
 459      fPtka->GetHistogram()->SetXTitle("p_{T} (GeV)");
 460
 461 }