EVGEN/AliGenMC.cxx

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