EVGEN/AliGenMC.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 // Base class for generators using external MC generators.
  19 // For example AliGenPythia using Pythia.
  20 // Provides basic functionality: setting of kinematic cuts on
  21 // decay products and particle selection.
  22 // andreas.morsch@cern.ch
  23
  24 #include <TClonesArray.h>
  25 #include <TMath.h>
  26 #include <TPDGCode.h>
  27 #include <TParticle.h>
  28 #include <TLorentzVector.h>
  29 #include <TVector3.h>
  30
  31 #include "AliGenMC.h"
  32 #include "AliRun.h"
  33 #include "AliGeometry.h"
  34
  35 ClassImp(AliGenMC)
  36
  37 AliGenMC::AliGenMC()
  38     :AliGenerator(),
  39      fParticles("TParticle", 1000),
  40      fParentSelect(8),
  41      fChildSelect(8),
  42      fCutOnChild(0),
  43      fChildPtMin(0.),
  44      fChildPtMax(1.e10),
  45      fChildPMin(0.),
  46      fChildPMax(1.e10),
  47      fChildPhiMin(0.),
  48      fChildPhiMax(2. * TMath::Pi()),
  49      fChildThetaMin(0.),
  50      fChildThetaMax(TMath::Pi()),
  51      fChildYMin(-12.),
  52      fChildYMax(12.),
  53      fXingAngleX(0.),
  54      fXingAngleY(0.),
  55      fForceDecay(kAll),
  56      fMaxLifeTime(1.e-15),
  57      fDyBoost(0.),
  58      fGeometryAcceptance(0),
  59      fPdgCodeParticleforAcceptanceCut(0),
  60      fNumberOfAcceptedParticles(0),
  61      fNprimaries(0)
  62 {
  63 // Default Constructor
  64   fAProjectile = 1;
  65   fZProjectile = 1;
  66   fATarget = 1;
  67   fZTarget = 1;
  68   fProjectile = "P";
  69   fTarget = "P";
  70 }
  71
  72 AliGenMC::AliGenMC(Int_t npart)
  73     :AliGenerator(npart),
  74      fParticles("TParticle", 1000),
  75      fParentSelect(8),
  76      fChildSelect(8),
  77      fCutOnChild(0),
  78      fChildPtMin(0.),
  79      fChildPtMax(1.e10),
  80      fChildPMin(0.),
  81      fChildPMax(1.e10),
  82      fChildPhiMin(0.),
  83      fChildPhiMax(2. * TMath::Pi()),
  84      fChildThetaMin(0.),
  85      fChildThetaMax(TMath::Pi()),
  86      fChildYMin(-12.),
  87      fChildYMax(12.),
  88      fXingAngleX(0.),
  89      fXingAngleY(0.),
  90      fForceDecay(kAll),
  91      fMaxLifeTime(1.e-15),
  92      fDyBoost(0.),
  93      fGeometryAcceptance(0),
  94      fPdgCodeParticleforAcceptanceCut(0),
  95      fNumberOfAcceptedParticles(0),
  96      fNprimaries(0)
  97 {
  98 //  Constructor
  99 //
 100   fAProjectile = 1;
 101   fZProjectile = 1;
 102   fATarget = 1;
 103   fZTarget = 1;
 104   fProjectile = "P";
 105   fTarget = "P";
 106   for (Int_t i=0; i<8; i++) fParentSelect[i]=fChildSelect[i]=0;
 107 }
 108
 109 AliGenMC::~AliGenMC()
 110 {
 111 // Destructor
 112 }
 113
 114 void AliGenMC::Init()
 115 {
 116 //
 117 //  Initialization
 118     switch (fForceDecay) {
 119     case kBSemiElectronic:
 120     case kSemiElectronic:
 121     case kDiElectron:
 122     case kBJpsiDiElectron:
 123     case kBPsiPrimeDiElectron:
 124     case kElectronEM:
 125     case kDiElectronEM:
 126         fChildSelect[0] = kElectron;
 127         break;
 128     case kHardMuons:
 129     case kBSemiMuonic:
 130     case kSemiMuonic:
 131     case kDiMuon:
 132     case kBJpsiDiMuon:
 133     case kBPsiPrimeDiMuon:
 134     case kPiToMu:
 135     case kKaToMu:
 136     case kWToMuon:
 137     case kWToCharmToMuon:
 138     case kZDiMuon:
 139     case kZDiElectron:
 140         fChildSelect[0]=kMuonMinus;
 141         break;
 142     case kWToCharm:
 143         break;
 144     case kHadronicD:
 145     case kHadronicDWithout4Bodies:
 146         fChildSelect[0]=kPiPlus;
 147         fChildSelect[1]=kKPlus;
 148         break;
 149     case kPhiKK:
 150         fChildSelect[0]=kKPlus;
 151         break;
 152     case kBJpsi:
 153         fChildSelect[0]= 443;
 154         break;
 155    case kChiToJpsiGammaToMuonMuon:
 156         fChildSelect[0]= 22;
 157         fChildSelect[1]= 13;
 158         break;
 159     case kChiToJpsiGammaToElectronElectron:
 160         fChildSelect[0]= 22;
 161         fChildSelect[1]= 11;
 162         break;
 163     case kLambda:
 164         fChildSelect[0]= kProton;
 165         fChildSelect[1]= 211;
 166         break;
 167     case kPsiPrimeJpsiDiElectron:
 168         fChildSelect[0]= 211;
 169         fChildSelect[1]= 11;
 170         break;
 171     case kGammaEM:
 172         fChildSelect[0] = kGamma;
 173         break;
 174     case kOmega:
 175     case kAll:
 176     case kAllMuonic:
 177     case kNoDecay:
 178     case kNoDecayHeavy:
 179     case kNoDecayBeauty:
 180     case kNeutralPion:
 181         break;
 182     }
 183
 184     if (fZTarget != 0 && fAProjectile != 0)
 185     {
 186         fDyBoost    = - 0.5 * TMath::Log(Double_t(fZProjectile) * Double_t(fATarget) /
 187                                          (Double_t(fZTarget)    * Double_t(fAProjectile)));
 188     }
 189 }
 190
 191
 192 Bool_t AliGenMC::ParentSelected(Int_t ip) const
 193 {
 194 // True if particle is in list of parent particles to be selected
 195     for (Int_t i=0; i<8; i++)
 196     {
 197         if (fParentSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
 198     }
 199     return kFALSE;
 200 }
 201
 202 Bool_t AliGenMC::ChildSelected(Int_t ip) const
 203 {
 204 // True if particle is in list of decay products to be selected
 205     for (Int_t i=0; i<5; i++)
 206     {
 207         if (fChildSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
 208     }
 209     return kFALSE;
 210 }
 211
 212 Bool_t AliGenMC::KinematicSelection(TParticle *particle, Int_t flag) const
 213 {
 214 // Perform kinematic selection
 215     Double_t pz    = particle->Pz();
 216     Double_t pt    = particle->Pt();
 217     Double_t p     = particle->P();
 218     Double_t theta = particle->Theta();
 219     Double_t mass  = particle->GetCalcMass();
 220     Double_t mt2   = pt * pt + mass * mass;
 221     Double_t phi   = particle->Phi();
 222     Double_t e     = particle->Energy();
 223
 224     if (e == 0.)
 225         e = TMath::Sqrt(p * p + mass * mass);
 226
 227
 228     Double_t y, y0;
 229
 230     if (TMath::Abs(pz) <  e) {
 231         y = 0.5*TMath::Log((e+pz)/(e-pz));
 232     } else {
 233         y = 1.e10;
 234     }
 235
 236     if (mt2) {
 237         y0 = 0.5*TMath::Log((e+TMath::Abs(pz))*(e+TMath::Abs(pz))/mt2);
 238     } else {
 239         if (TMath::Abs(y) < 1.e10) {
 240             y0 = y;
 241         } else {
 242             y0 = 1.e10;
 243         }
 244     }
 245
 246     y = (pz < 0) ? -y0 : y0;
 247
 248     if (flag == 0) {
 249 //
 250 // Primary particle cuts
 251 //
 252 //  transverse momentum cut
 253         if (pt > fPtMax || pt < fPtMin) {
 254 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fPtMin,fPtMax);
 255             return kFALSE;
 256         }
 257 //
 258 // momentum cut
 259         if (p > fPMax || p < fPMin) {
 260 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fPMin,fPMax);
 261             return kFALSE;
 262         }
 263 //
 264 // theta cut
 265         if (theta > fThetaMax || theta < fThetaMin) {
 266 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fThetaMin,fThetaMax);
 267             return kFALSE;
 268         }
 269 //
 270 // rapidity cut
 271         if (y > fYMax || y < fYMin) {
 272 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fYMin,fYMax);
 273             return kFALSE;
 274         }
 275 //
 276 // phi cut
 277         if (phi > fPhiMax || phi < fPhiMin) {
 278 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fPhiMin,fPhiMax);
 279             return kFALSE;
 280         }
 281     } else {
 282 //
 283 // Decay product cuts
 284 //
 285 //  transverse momentum cut
 286         if (pt > fChildPtMax || pt < fChildPtMin) {
 287 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fChildPtMin,fChildPtMax);
 288             return kFALSE;
 289         }
 290 //
 291 // momentum cut
 292         if (p > fChildPMax || p < fChildPMin) {
 293 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fChildPMin,fChildPMax);
 294             return kFALSE;
 295         }
 296 //
 297 // theta cut
 298         if (theta > fChildThetaMax || theta < fChildThetaMin) {
 299 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fChildThetaMin,fChildThetaMax);
 300             return kFALSE;
 301         }
 302 //
 303 // rapidity cut
 304         if (y > fChildYMax || y < fChildYMin) {
 305 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fChildYMin,fChildYMax);
 306             return kFALSE;
 307         }
 308 //
 309 // phi cut
 310         if (phi > fChildPhiMax || phi < fChildPhiMin) {
 311 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fChildPhiMin,fChildPhiMax);
 312             return kFALSE;
 313         }
 314     }
 315
 316     return kTRUE;
 317 }
 318
 319 Bool_t AliGenMC::CheckAcceptanceGeometry(Int_t np, TClonesArray* particles)
 320 {
 321 // Check the geometrical acceptance for particle.
 322
 323   Bool_t check ;
 324   Int_t numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
 325   Int_t numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
 326   TParticle * particle;
 327   Int_t i;
 328   for (i = 0; i < np; i++) {
 329     particle =  (TParticle *) particles->At(i);
 330     if( TMath::Abs( particle->GetPdgCode() ) == TMath::Abs( fPdgCodeParticleforAcceptanceCut ) ) {
 331       numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
 332       if (fGeometryAcceptance->Impact(particle)) numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
 333     }
 334   }
 335   if ( numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut > (fNumberOfAcceptedParticles-1) )
 336     check = kTRUE;
 337   else
 338     check = kFALSE;
 339
 340   return check;
 341 }
 342
 343 Int_t AliGenMC::CheckPDGCode(Int_t pdgcode) const
 344 {
 345 //
 346 //  If the particle is in a diffractive state, then take action accordingly
 347   switch (pdgcode) {
 348   case 91:
 349     return 92;
 350   case 110:
 351     //rho_diff0 -- difficult to translate, return rho0
 352     return 113;
 353   case 210:
 354     //pi_diffr+ -- change to pi+
 355     return 211;
 356   case 220:
 357     //omega_di0 -- change to omega0
 358     return 223;
 359   case 330:
 360     //phi_diff0 -- return phi0
 361     return 333;
 362   case 440:
 363     //J/psi_di0 -- return J/psi
 364     return 443;
 365   case 2110:
 366     //n_diffr -- return neutron
 367     return 2112;
 368   case 2210:
 369     //p_diffr+ -- return proton
 370     return 2212;
 371   }
 372   //non diffractive state -- return code unchanged
 373   return pdgcode;
 374 }
 375
 376 void AliGenMC::Boost()
 377 {
 378 //
 379 // Boost cms into LHC lab frame
 380 //
 381
 382     Double_t beta  = TMath::TanH(fDyBoost);
 383     Double_t gamma = 1./TMath::Sqrt((1.-beta)*(1.+beta));
 384     Double_t gb    = gamma * beta;
 385
 386     //    printf("\n Boosting particles to lab frame %f %f %f", fDyBoost, beta, gamma);
 387
 388     Int_t i;
 389     Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
 390     for (i = 0; i < np; i++)
 391     {
 392         TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
 393
 394         Double_t e   = iparticle->Energy();
 395         Double_t px  = iparticle->Px();
 396         Double_t py  = iparticle->Py();
 397         Double_t pz  = iparticle->Pz();
 398
 399         Double_t eb  = gamma * e -      gb * pz;
 400         Double_t pzb =   -gb * e +   gamma * pz;
 401
 402         iparticle->SetMomentum(px, py, pzb, eb);
 403     }
 404 }
 405
 406 void AliGenMC::BeamCrossAngle()
 407 {
 408   // Applies a boost in the y-direction in order to take into account the
 409   // beam crossing angle
 410
 411   Double_t thetaPr0, phiPr0, pyPr2, pzPr2;
 412   TVector3 beta;
 413
 414   thetaPr0 = fXingAngleY / 2.;
 415   phiPr0 = 0;
 416
 417   // Momentum of the CMS system
 418   pyPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Sin(thetaPr0);
 419   pzPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Cos(thetaPr0);
 420
 421   TLorentzVector proj1Vect, proj2Vect, projVect;
 422   proj1Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2, pzPr2, fEnergyCMS/2);
 423   proj2Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2,-pzPr2, fEnergyCMS/2);
 424   projVect = proj1Vect + proj2Vect;
 425   beta=(1. / projVect.E()) * (projVect.Vect());
 426
 427   Int_t i;
 428   Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
 429   for (i = 0; i < np; i++)
 430     {
 431       TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
 432
 433       Double_t e   = iparticle->Energy();
 434       Double_t px  = iparticle->Px();
 435       Double_t py  = iparticle->Py();
 436       Double_t pz  = iparticle->Pz();
 437
 438       TLorentzVector partIn;
 439       partIn.SetPxPyPzE(px,py,pz,e);
 440       partIn.Boost(beta);
 441       iparticle->SetMomentum(partIn.Px(),partIn.Py(),partIn.Pz(),partIn.E());
 442     }
 443 }
 444
 445
 446 void AliGenMC::AddHeader(AliGenEventHeader* header)
 447 {
 448     // Passes header either to the container or to gAlice
 449     if (fContainer) {
 450         fContainer->AddHeader(header);
 451     } else {
 452         gAlice->SetGenEventHeader(header);
 453     }
 454 }