EVGEN/AliGenMC.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
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  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 "AliGenEventHeader.h"
  33 #include "AliRun.h"
  34 #include "AliGeometry.h"
  35 #include "AliDecayer.h"
  36
  37 ClassImp(AliGenMC)
  38
  39 AliGenMC::AliGenMC()
  40     :AliGenerator(),
  41      fParticles("TParticle", 1000),
  42      fParentSelect(8),
  43      fChildSelect(8),
  44      fCutOnChild(0),
  45      fChildPtMin(0.),
  46      fChildPtMax(1.e10),
  47      fChildPMin(0.),
  48      fChildPMax(1.e10),
  49      fChildPhiMin(0.),
  50      fChildPhiMax(2. * TMath::Pi()),
  51      fChildThetaMin(0.),
  52      fChildThetaMax(TMath::Pi()),
  53      fChildYMin(-12.),
  54      fChildYMax(12.),
  55      fXingAngleX(0.),
  56      fXingAngleY(0.),
  57      fForceDecay(kAll),
  58      fMaxLifeTime(1.e-15),
  59      fDyBoost(0.),
  60      fGeometryAcceptance(0),
  61      fPdgCodeParticleforAcceptanceCut(0),
  62      fNumberOfAcceptedParticles(0),
  63      fNprimaries(0)
  64 {
  65 // Default Constructor
  66   fAProjectile = 1;
  67   fZProjectile = 1;
  68   fATarget = 1;
  69   fZTarget = 1;
  70   fProjectile = "P";
  71   fTarget = "P";
  72 }
  73
  74 AliGenMC::AliGenMC(Int_t npart)
  75     :AliGenerator(npart),
  76      fParticles("TParticle", 1000),
  77      fParentSelect(8),
  78      fChildSelect(8),
  79      fCutOnChild(0),
  80      fChildPtMin(0.),
  81      fChildPtMax(1.e10),
  82      fChildPMin(0.),
  83      fChildPMax(1.e10),
  84      fChildPhiMin(0.),
  85      fChildPhiMax(2. * TMath::Pi()),
  86      fChildThetaMin(0.),
  87      fChildThetaMax(TMath::Pi()),
  88      fChildYMin(-12.),
  89      fChildYMax(12.),
  90      fXingAngleX(0.),
  91      fXingAngleY(0.),
  92      fForceDecay(kAll),
  93      fMaxLifeTime(1.e-15),
  94      fDyBoost(0.),
  95      fGeometryAcceptance(0),
  96      fPdgCodeParticleforAcceptanceCut(0),
  97      fNumberOfAcceptedParticles(0),
  98      fNprimaries(0)
  99 {
 100 //  Constructor
 101 //
 102   fAProjectile = 1;
 103   fZProjectile = 1;
 104   fATarget = 1;
 105   fZTarget = 1;
 106   fProjectile = "P";
 107   fTarget = "P";
 108   for (Int_t i=0; i<8; i++) fParentSelect[i]=fChildSelect[i]=0;
 109 }
 110
 111 AliGenMC::~AliGenMC()
 112 {
 113 // Destructor
 114 }
 115
 116 void AliGenMC::Init()
 117 {
 118 //
 119 //  Initialization
 120     switch (fForceDecay) {
 121     case kBSemiElectronic:
 122     case kSemiElectronic:
 123     case kDiElectron:
 124     case kBJpsiDiElectron:
 125     case kBPsiPrimeDiElectron:
 126     case kElectronEM:
 127     case kDiElectronEM:
 128         fChildSelect[0] = kElectron;
 129         break;
 130     case kHardMuons:
 131     case kBSemiMuonic:
 132     case kSemiMuonic:
 133     case kDiMuon:
 134     case kJpsiDiMuon:
 135     case kBJpsiDiMuon:
 136     case kBPsiPrimeDiMuon:
 137     case kPiToMu:
 138     case kKaToMu:
 139     case kWToMuon:
 140     case kWToCharmToMuon:
 141     case kZDiMuon:
 142     case kZDiElectron:
 143         fChildSelect[0]=kMuonMinus;
 144         break;
 145     case kWToCharm:
 146         break;
 147     case kHadronicD:
 148     case kHadronicDWithout4Bodies:
 149         fChildSelect[0]=kPiPlus;
 150         fChildSelect[1]=kKPlus;
 151         break;
 152     case kPhiKK:
 153         fChildSelect[0]=kKPlus;
 154         break;
 155     case kBJpsi:
 156         fChildSelect[0]= 443;
 157         break;
 158    case kChiToJpsiGammaToMuonMuon:
 159         fChildSelect[0]= 22;
 160         fChildSelect[1]= 13;
 161         break;
 162     case kChiToJpsiGammaToElectronElectron:
 163         fChildSelect[0]= 22;
 164         fChildSelect[1]= 11;
 165         break;
 166     case kLambda:
 167         fChildSelect[0]= kProton;
 168         fChildSelect[1]= 211;
 169         break;
 170     case kPsiPrimeJpsiDiElectron:
 171         fChildSelect[0]= 211;
 172         fChildSelect[1]= 11;
 173         break;
 174     case kGammaEM:
 175         fChildSelect[0] = kGamma;
 176         break;
 177     case kOmega:
 178     case kAll:
 179     case kAllMuonic:
 180     case kNoDecay:
 181     case kNoDecayHeavy:
 182     case kNoDecayBeauty:
 183     case kNeutralPion:
 184     case kBeautyUpgrade:
 185         break;
 186     }
 187
 188     if (fZTarget != 0 && fAProjectile != 0)
 189     {
 190         fDyBoost    = - 0.5 * TMath::Log(Double_t(fZProjectile) * Double_t(fATarget) /
 191                                          (Double_t(fZTarget)    * Double_t(fAProjectile)));
 192     }
 193 }
 194
 195
 196 Bool_t AliGenMC::ParentSelected(Int_t ip) const
 197 {
 198 // True if particle is in list of parent particles to be selected
 199     for (Int_t i=0; i<8; i++)
 200     {
 201         if (fParentSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
 202     }
 203     return kFALSE;
 204 }
 205
 206 Bool_t AliGenMC::ChildSelected(Int_t ip) const
 207 {
 208 // True if particle is in list of decay products to be selected
 209     for (Int_t i=0; i<5; i++)
 210     {
 211         if (fChildSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
 212     }
 213     return kFALSE;
 214 }
 215
 216 Bool_t AliGenMC::KinematicSelection(const TParticle *particle, Int_t flag) const
 217 {
 218 // Perform kinematic selection
 219     Double_t pz    = particle->Pz();
 220     Double_t pt    = particle->Pt();
 221     Double_t p     = particle->P();
 222     Double_t theta = particle->Theta();
 223     Double_t mass  = particle->GetCalcMass();
 224     Double_t mt2   = pt * pt + mass * mass;
 225     Double_t phi   = particle->Phi();
 226     Double_t e     = particle->Energy();
 227
 228     if (e == 0.)
 229         e = TMath::Sqrt(p * p + mass * mass);
 230
 231
 232     Double_t y, y0;
 233
 234     if (TMath::Abs(pz) <  e) {
 235         y = 0.5*TMath::Log((e+pz)/(e-pz));
 236     } else {
 237         y = 1.e10;
 238     }
 239
 240     if (mt2) {
 241         y0 = 0.5*TMath::Log((e+TMath::Abs(pz))*(e+TMath::Abs(pz))/mt2);
 242     } else {
 243         if (TMath::Abs(y) < 1.e10) {
 244             y0 = y;
 245         } else {
 246             y0 = 1.e10;
 247         }
 248     }
 249
 250     y = (pz < 0) ? -y0 : y0;
 251
 252     if (flag == 0) {
 253 //
 254 // Primary particle cuts
 255 //
 256 //  transverse momentum cut
 257         if (pt > fPtMax || pt < fPtMin) {
 258 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fPtMin,fPtMax);
 259             return kFALSE;
 260         }
 261 //
 262 // momentum cut
 263         if (p > fPMax || p < fPMin) {
 264 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fPMin,fPMax);
 265             return kFALSE;
 266         }
 267 //
 268 // theta cut
 269         if (theta > fThetaMax || theta < fThetaMin) {
 270 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fThetaMin,fThetaMax);
 271             return kFALSE;
 272         }
 273 //
 274 // rapidity cut
 275         if (y > fYMax || y < fYMin) {
 276 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fYMin,fYMax);
 277             return kFALSE;
 278         }
 279 //
 280 // phi cut
 281         if (phi > fPhiMax || phi < fPhiMin) {
 282 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fPhiMin,fPhiMax);
 283             return kFALSE;
 284         }
 285     } else {
 286 //
 287 // Decay product cuts
 288 //
 289 //  transverse momentum cut
 290         if (pt > fChildPtMax || pt < fChildPtMin) {
 291 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fChildPtMin,fChildPtMax);
 292             return kFALSE;
 293         }
 294 //
 295 // momentum cut
 296         if (p > fChildPMax || p < fChildPMin) {
 297 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fChildPMin,fChildPMax);
 298             return kFALSE;
 299         }
 300 //
 301 // theta cut
 302         if (theta > fChildThetaMax || theta < fChildThetaMin) {
 303 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fChildThetaMin,fChildThetaMax);
 304             return kFALSE;
 305         }
 306 //
 307 // rapidity cut
 308         if (y > fChildYMax || y < fChildYMin) {
 309 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fChildYMin,fChildYMax);
 310             return kFALSE;
 311         }
 312 //
 313 // phi cut
 314         if (phi > fChildPhiMax || phi < fChildPhiMin) {
 315 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fChildPhiMin,fChildPhiMax);
 316             return kFALSE;
 317         }
 318     }
 319
 320     return kTRUE;
 321 }
 322
 323 Bool_t AliGenMC::CheckAcceptanceGeometry(Int_t np, TClonesArray* particles)
 324 {
 325 // Check the geometrical acceptance for particle.
 326
 327   Bool_t check ;
 328   Int_t numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
 329   Int_t numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
 330   TParticle * particle;
 331   Int_t i;
 332   for (i = 0; i < np; i++) {
 333     particle =  (TParticle *) particles->At(i);
 334     if( TMath::Abs( particle->GetPdgCode() ) == TMath::Abs( fPdgCodeParticleforAcceptanceCut ) ) {
 335       numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
 336       if (fGeometryAcceptance->Impact(particle)) numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
 337     }
 338   }
 339   if ( numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut > (fNumberOfAcceptedParticles-1) )
 340     check = kTRUE;
 341   else
 342     check = kFALSE;
 343
 344   return check;
 345 }
 346
 347 Int_t AliGenMC::CheckPDGCode(Int_t pdgcode) const
 348 {
 349 //
 350 //  If the particle is in a diffractive state, then take action accordingly
 351   switch (pdgcode) {
 352   case 91:
 353     return 92;
 354   case 110:
 355     //rho_diff0 -- difficult to translate, return rho0
 356     return 113;
 357   case 210:
 358     //pi_diffr+ -- change to pi+
 359     return 211;
 360   case 220:
 361     //omega_di0 -- change to omega0
 362     return 223;
 363   case 330:
 364     //phi_diff0 -- return phi0
 365     return 333;
 366   case 440:
 367     //J/psi_di0 -- return J/psi
 368     return 443;
 369   case 2110:
 370     //n_diffr -- return neutron
 371     return 2112;
 372   case 2210:
 373     //p_diffr+ -- return proton
 374     return 2212;
 375   }
 376   //non diffractive state -- return code unchanged
 377   return pdgcode;
 378 }
 379
 380 void AliGenMC::Boost()
 381 {
 382 //
 383 // Boost cms into LHC lab frame
 384 //
 385
 386     Double_t beta  = TMath::TanH(fDyBoost);
 387     Double_t gamma = 1./TMath::Sqrt((1.-beta)*(1.+beta));
 388     Double_t gb    = gamma * beta;
 389
 390     printf("\n Boosting particles to lab frame %f %f %f", fDyBoost, beta, gamma);
 391
 392     Int_t i;
 393     Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
 394     for (i = 0; i < np; i++)
 395     {
 396         TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
 397
 398         Double_t e   = iparticle->Energy();
 399         Double_t px  = iparticle->Px();
 400         Double_t py  = iparticle->Py();
 401         Double_t pz  = iparticle->Pz();
 402
 403         Double_t eb  = gamma * e -      gb * pz;
 404         Double_t pzb =   -gb * e +   gamma * pz;
 405
 406         iparticle->SetMomentum(px, py, pzb, eb);
 407     }
 408 }
 409
 410 void AliGenMC::BeamCrossAngle()
 411 {
 412   // Applies a boost in the y-direction in order to take into account the
 413   // beam crossing angle
 414
 415   Double_t thetaPr0, phiPr0, pyPr2, pzPr2;
 416   TVector3 beta;
 417
 418   thetaPr0 = fXingAngleY / 2.;
 419   phiPr0 = 0;
 420
 421   // Momentum of the CMS system
 422   pyPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Sin(thetaPr0);
 423   pzPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Cos(thetaPr0);
 424
 425   TLorentzVector proj1Vect, proj2Vect, projVect;
 426   proj1Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2, pzPr2, fEnergyCMS/2);
 427   proj2Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2,-pzPr2, fEnergyCMS/2);
 428   projVect = proj1Vect + proj2Vect;
 429   beta=(1. / projVect.E()) * (projVect.Vect());
 430
 431   Int_t i;
 432   Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
 433   for (i = 0; i < np; i++)
 434     {
 435       TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
 436
 437       Double_t e   = iparticle->Energy();
 438       Double_t px  = iparticle->Px();
 439       Double_t py  = iparticle->Py();
 440       Double_t pz  = iparticle->Pz();
 441
 442       TLorentzVector partIn;
 443       partIn.SetPxPyPzE(px,py,pz,e);
 444       partIn.Boost(beta);
 445       iparticle->SetMomentum(partIn.Px(),partIn.Py(),partIn.Pz(),partIn.E());
 446     }
 447 }
 448
 449
 450 void AliGenMC::AddHeader(AliGenEventHeader* header)
 451 {
 452     // Passes header either to the container or to gAlice
 453     if (fContainer) {
 454         header->SetName(fName);
 455         fContainer->AddHeader(header);
 456     } else {
 457         gAlice->SetGenEventHeader(header);
 458     }
 459 }