EVGEN/AliGenSlowNucleons.cxx

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  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 //
  19 //  Generator for slow nucleons in pA interactions.
  20 //  Source is modelled by a relativistic Maxwell distributions.
  21 //  This class cooparates with AliCollisionGeometry if used inside AliGenCocktail.
  22 //  In this case the number of slow nucleons is determined from the number of wounded nuclei
  23 //  using a realisation of AliSlowNucleonModel.
  24 //  Original code by  Ferenc Sikler  <sikler@rmki.kfki.hu>
  25 //
  26
  27 #include <TDatabasePDG.h>
  28 #include <TPDGCode.h>
  29 #include <TH2F.h>
  30 #include <TH1F.h>
  31 #include <TF1.h>
  32 #include <TCanvas.h>
  33
  34 #include "AliCollisionGeometry.h"
  35 #include "AliGenSlowNucleons.h"
  36 #include "AliSlowNucleonModel.h"
  37
  38  ClassImp(AliGenSlowNucleons)
  39
  40  AliGenSlowNucleons::AliGenSlowNucleons():AliGenerator(-1)
  41 {
  42 // Default constructor
  43     fSlowNucleonModel = 0;
  44     fCollisionGeometry = 0;
  45     fDebugHist1 = 0;
  46     fDebugHist2 = 0;
  47 }
  48
  49 AliGenSlowNucleons::AliGenSlowNucleons(Int_t npart)
  50     :AliGenerator(npart)
  51 {
  52 // Constructor
  53     fName  = "SlowNucleons";
  54     fTitle = "Generator for gray particles in pA collisions";
  55     SetPmax();
  56     SetTarget();
  57     SetNominalCmsEnergy();
  58     SetCharge();
  59     SetTemperature();
  60     SetBetaSource();
  61     fSlowNucleonModel = new AliSlowNucleonModel();
  62     fCollisionGeometry = 0;
  63     fDebug = 0;
  64 }
  65
  66 //____________________________________________________________
  67 AliGenSlowNucleons::AliGenSlowNucleons(const AliGenSlowNucleons & sn):
  68     AliGenerator(sn)
  69 {
  70 // Copy constructor
  71     sn.Copy(*this);
  72 }
  73
  74 //____________________________________________________________
  75 AliGenSlowNucleons::~AliGenSlowNucleons()
  76 {
  77 // Destructor
  78     delete  fSlowNucleonModel;
  79 }
  80
  81 void AliGenSlowNucleons::SetProtonDirection(Float_t dir) {
  82 // Set direction of the proton to change between pA (1) and Ap (-1)
  83   fProtonDirection = dir / TMath::Abs(dir);
  84 }
  85
  86 void AliGenSlowNucleons::Init()
  87 {
  88   //
  89   // Initialization
  90   //
  91     Float_t kMass  = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(kProton)->Mass();
  92     fMomentum = fCMS/2. * fZTarget / fATarget;
  93     fBeta     = fMomentum / TMath::Sqrt(kMass * kMass + fMomentum * fMomentum);
  94     if (fDebug) {
  95         fDebugHist1 = new TH2F("DebugHist1", "nu vs N_slow", 100, 0., 100., 20, 0., 20.);
  96         fDebugHist2 = new TH2F("DebugHist2", "b  vs N_slow", 100, 0., 100., 15, 0., 15.);
  97         fCosThetaGrayHist = new TH1F("fCosThetaGrayHist", "Gray particles angle", 100, -1., 1.);
  98     }
  99     //
 100     // non-uniform cos(theta) distribution
 101     //
 102     if(fThetaDistribution != 0) {
 103         fCosTheta = new TF1("fCosTheta",
 104                             "(2./3.14159265358979312)/(exp(2./3.14159265358979312)-exp(-2./3.14159265358979312))*exp(2.*x/3.14159265358979312)",
 105                             -1., 1.);
 106     }
 107 }
 108
 109 void AliGenSlowNucleons::FinishRun()
 110 {
 111 // End of run action
 112 // Show histogram for debugging if requested.
 113     if (fDebug) {
 114         TCanvas *c = new TCanvas("c","Canvas 1",400,10,600,700);
 115         c->Divide(2,1);
 116         c->cd(1);
 117         fDebugHist1->Draw();
 118         c->cd(2);
 119         fDebugHist2->Draw();
 120         c->cd(3);
 121         fCosThetaGrayHist->Draw();
 122     }
 123 }
 124
 125
 126 void AliGenSlowNucleons::Generate()
 127 {
 128   //
 129   // Generate one event
 130   //
 131   //
 132   // Communication with Gray Particle Model
 133   //
 134     if (fCollisionGeometry) {
 135         Float_t b   = fCollisionGeometry->ImpactParameter();
 136         Int_t  nn   = fCollisionGeometry->NN();
 137         Int_t  nwn  = fCollisionGeometry->NwN();
 138         Int_t  nnw  = fCollisionGeometry->NNw();
 139         Int_t  nwnw = fCollisionGeometry->NwNw();
 140
 141         fSlowNucleonModel->GetNumberOfSlowNucleons(fCollisionGeometry, fNgp, fNgn, fNbp, fNbn);
 142         if (fDebug) {
 143             printf("Nucleons %d %d %d %d \n", fNgp, fNgn, fNbp, fNbn);
 144             fDebugHist1->Fill(Float_t(fNgp + fNgn + fNbp + fNbn), fCollisionGeometry->NwN(), 1.);
 145             fDebugHist2->Fill(Float_t(fNgp + fNgn + fNbp + fNbn), b, 1.);
 146             printf("AliGenSlowNucleons: Impact parameter from Collision Geometry %f %d %d %d %d\n",
 147                    b, nn, nwn, nnw, nwnw);
 148         }
 149     }
 150
 151    //
 152     Float_t p[3], theta=0;
 153     Float_t origin[3] = {0., 0., 0.};
 154     Float_t polar [3] = {0., 0., 0.};
 155     Int_t nt, i, j;
 156     Int_t kf;
 157
 158     if(fVertexSmear == kPerEvent) {
 159         Vertex();
 160         for (j=0; j < 3; j++) origin[j] = fVertex[j];
 161     } // if kPerEvent
 162 //
 163 //  Gray protons
 164 //
 165     fCharge = 1;
 166     kf = kProton;
 167     for(i = 0; i < fNgp; i++) {
 168         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureG, fBetaSourceG, p, theta);
 169         if (fDebug) fCosThetaGrayHist->Fill(TMath::Cos(theta));
 170         PushTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
 171                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
 172         KeepTrack(nt);
 173     }
 174 //
 175 //  Gray neutrons
 176 //
 177     fCharge = 0;
 178     kf = kNeutron;
 179     for(i = 0; i < fNgn; i++) {
 180         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureG, fBetaSourceG, p, theta);
 181         if (fDebug) fCosThetaGrayHist->Fill(TMath::Cos(theta));
 182         PushTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
 183                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
 184         KeepTrack(nt);
 185     }
 186 //
 187 //  Black protons
 188 //
 189     fCharge = 1;
 190     kf = kProton;
 191     for(i = 0; i < fNbp; i++) {
 192         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureB, fBetaSourceB, p, theta);
 193         PushTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
 194                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
 195         KeepTrack(nt);
 196     }
 197 //
 198 //  Black neutrons
 199 //
 200     fCharge = 0;
 201     kf = kNeutron;
 202     for(i = 0; i < fNbn; i++) {
 203         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureB, fBetaSourceB, p, theta);
 204         PushTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
 205                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
 206         KeepTrack(nt);
 207     }
 208 }
 209
 210
 211
 212
 213 void AliGenSlowNucleons::GenerateSlow(Int_t charge, Double_t T,
 214         Double_t beta, Float_t* q, Float_t &theta)
 215
 216 {
 217 /*
 218    Emit a slow nucleon with "temperature" T [GeV],
 219    from a source moving with velocity beta
 220    Three-momentum [GeV/c] is given back in q[3]
 221 */
 222
 223  Double_t m, pmax, p, f, phi;
 224  TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance();
 225  const Double_t kMassProton  = pdg->GetParticle(kProton) ->Mass();
 226  const Double_t kMassNeutron = pdg->GetParticle(kNeutron)->Mass();
 227
 228  /* Select nucleon type */
 229  if(charge == 0) m = kMassNeutron;
 230  else m = kMassProton;
 231
 232  /* Momentum at maximum of Maxwell-distribution */
 233
 234  pmax = TMath::Sqrt(2*T*(T+sqrt(T*T+m*m)));
 235
 236  /* Try until proper momentum                                  */
 237  /* for lack of primitive function of the Maxwell-distribution */
 238  /* a brute force trial-accept loop, normalized at pmax        */
 239
 240  do
 241  {
 242      p = Rndm() * fPmax;
 243      f = Maxwell(m, p, T) / Maxwell(m , pmax, T);
 244  }
 245  while(f < Rndm());
 246
 247  /* Spherical symmetric emission for black particles (beta=0)*/
 248  if(beta==0 || fThetaDistribution==0) theta = TMath::ACos(2. * Rndm() - 1.);
 249  /* cos theta distributed according to experimental results for gray particles (beta=0.05)*/
 250  else if(fThetaDistribution!=0){
 251    Double_t costheta = fCosTheta->GetRandom();
 252    theta = TMath::ACos(costheta);
 253  }
 254  //
 255  phi   = 2. * TMath::Pi() * Rndm();
 256
 257  /* Determine momentum components in system of the moving source */
 258  q[0] = p * TMath::Sin(theta) * TMath::Cos(phi);
 259  q[1] = p * TMath::Sin(theta) * TMath::Sin(phi);
 260  q[2] = p * TMath::Cos(theta);
 261
 262  /* Transform to system of the target nucleus                             */
 263  /* beta is passed as negative, because the gray nucleons are slowed down */
 264  Lorentz(m, -beta, q);
 265
 266  /* Transform to laboratory system */
 267  Lorentz(m, fBeta, q);
 268  q[2] *= fProtonDirection;
 269 }
 270
 271 Double_t AliGenSlowNucleons::Maxwell(Double_t m, Double_t p, Double_t T)
 272 {
 273 /* Relativistic Maxwell-distribution */
 274     Double_t ekin;
 275     ekin = TMath::Sqrt(p*p+m*m)-m;
 276     return (p*p * exp(-ekin/T));
 277 }
 278
 279
 280 void AliGenSlowNucleons::Lorentz(Double_t m, Double_t beta, Float_t* q)
 281 {
 282 /* Lorentz transform in the direction of q[2] */
 283
 284     Double_t gamma  = 1/sqrt(1-beta*beta);
 285     Double_t energy = sqrt(m*m + q[0]*q[0] + q[1]*q[1] + q[2]*q[2]);
 286     q[2] = gamma * (q[2] + beta*energy);
 287 }
 288
 289
 290 AliGenSlowNucleons& AliGenSlowNucleons::operator=(const  AliGenSlowNucleons& rhs)
 291 {
 292 // Assignment operator
 293     rhs.Copy(*this);
 294     return *this;
 295 }
 296
 297 void AliGenSlowNucleons::Copy(TObject&) const
 298 {
 299     //
 300     // Copy
 301     //
 302     Fatal("Copy","Not implemented!\n");
 303 }
 304
 305
 306
 307
 308
 309
 310