THijing/AliGenHijing.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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   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 // Generator using HIJING as an external generator
  19 // The main HIJING options are accessable for the user through this interface.
  20 // Uses the THijing implementation of TGenerator.
  21 // Author:
  22 // Andreas Morsch    (andreas.morsch@cern.ch)
  23 //
  24
  25 #include <TGraph.h>
  26 #include <THijing.h>
  27 #include <TLorentzVector.h>
  28 #include <TPDGCode.h>
  29 #include <TParticle.h>
  30
  31 #include "AliGenHijing.h"
  32 #include "AliGenHijingEventHeader.h"
  33 #include "AliRun.h"
  34 #include "AliHijingRndm.h"
  35
  36 ClassImp(AliGenHijing)
  37
  38 AliGenHijing::AliGenHijing()
  39                  :AliGenMC()
  40 {
  41 // Constructor
  42     fParticles = 0;
  43     fHijing    = 0;
  44     fDsigmaDb  = 0;
  45     fDnDb      = 0;
  46     AliHijingRndm::SetHijingRandom(GetRandom());
  47 }
  48
  49 AliGenHijing::AliGenHijing(Int_t npart)
  50     :AliGenMC(npart)
  51 {
  52 // Default PbPb collisions at 5. 5 TeV
  53 //
  54     fName = "Hijing";
  55     fTitle= "Particle Generator using HIJING";
  56
  57     SetEnergyCMS();
  58     SetImpactParameterRange();
  59     SetBoostLHC();
  60     SetJetEtaRange();
  61     SetJetPhiRange();
  62
  63     fKeep       =  0;
  64     fQuench     =  1;
  65     fShadowing  =  1;
  66     fTrigger    =  0;
  67     fDecaysOff  =  1;
  68     fEvaluate   =  0;
  69     fSelectAll  =  0;
  70     fFlavor     =  0;
  71     fSpectators =  1;
  72     fDsigmaDb   =  0;
  73     fDnDb       =  0;
  74     fPtMinJet   = -2.5;
  75     fRadiation  =  3;
  76     //
  77     SetSimpleJets();
  78     SetNoGammas();
  79 //
  80     fParticles = new TClonesArray("TParticle",10000);
  81 //
  82 // Set random number generator
  83     AliHijingRndm::SetHijingRandom(GetRandom());
  84     fHijing = 0;
  85
  86 }
  87
  88 AliGenHijing::AliGenHijing(const AliGenHijing & hijing):
  89     AliGenMC(hijing)
  90 {
  91 // copy constructor
  92 }
  93
  94
  95 AliGenHijing::~AliGenHijing()
  96 {
  97 // Destructor
  98     if ( fDsigmaDb) delete  fDsigmaDb;
  99     if ( fDnDb)     delete  fDnDb;
 100     delete fParticles;
 101 }
 102
 103 void AliGenHijing::Init()
 104 {
 105 // Initialisation
 106     fFrame.Resize(8);
 107     fTarget.Resize(8);
 108     fProjectile.Resize(8);
 109
 110     SetMC(new THijing(fEnergyCMS, fFrame, fProjectile, fTarget,
 111                       fAProjectile, fZProjectile, fATarget, fZTarget,
 112                       fMinImpactParam, fMaxImpactParam));
 113
 114     fHijing=(THijing*) fMCEvGen;
 115     fHijing->SetIHPR2(2,  fRadiation);
 116     fHijing->SetIHPR2(3,  fTrigger);
 117     fHijing->SetIHPR2(6,  fShadowing);
 118     fHijing->SetIHPR2(12, fDecaysOff);
 119     fHijing->SetIHPR2(21, fKeep);
 120     fHijing->SetHIPR1(10, fPtMinJet);
 121     fHijing->SetHIPR1(50, fSimpleJet);
 122 //
 123 //  Quenching
 124 //
 125 //
 126 //  fQuench = 0:  no quenching
 127 //  fQuench = 1:  hijing default
 128 //  fQuench = 2:  new LHC  parameters for HIPR1(11) and HIPR1(14)
 129 //  fQuench = 3:  new RHIC parameters for HIPR1(11) and HIPR1(14)
 130 //  fQuench = 4:  new LHC  parameters with log(e) dependence
 131 //  fQuench = 5:  new RHIC parameters with log(e) dependence
 132     fHijing->SetIHPR2(50, 0);
 133     if (fQuench > 0)
 134         fHijing->SetIHPR2(4,  1);
 135     else
 136         fHijing->SetIHPR2(4,  0);
 137 // New LHC parameters from Xin-Nian Wang
 138     if (fQuench == 2) {
 139         fHijing->SetHIPR1(14, 1.1);
 140         fHijing->SetHIPR1(11, 3.7);
 141     } else if (fQuench == 3) {
 142         fHijing->SetHIPR1(14, 0.20);
 143         fHijing->SetHIPR1(11, 2.5);
 144     } else if (fQuench == 4) {
 145         fHijing->SetIHPR2(50, 1);
 146         fHijing->SetHIPR1(14, 4.*0.34);
 147         fHijing->SetHIPR1(11, 3.7);
 148     } else if (fQuench == 5) {
 149         fHijing->SetIHPR2(50, 1);
 150         fHijing->SetHIPR1(14, 0.34);
 151         fHijing->SetHIPR1(11, 2.5);
 152     }
 153
 154
 155     AliGenMC::Init();
 156
 157 //
 158 //  Initialize Hijing
 159 //
 160     fHijing->Initialize();
 161 //
 162     if (fEvaluate) EvaluateCrossSections();
 163 //
 164 }
 165
 166 void AliGenHijing::Generate()
 167 {
 168 // Generate one event
 169
 170   Float_t polar[3]    =   {0,0,0};
 171   Float_t origin[3]   =   {0,0,0};
 172   Float_t origin0[3]  =   {0,0,0};
 173   Float_t p[3];
 174   Float_t tof;
 175
 176 //  converts from mm/c to s
 177   const Float_t kconv = 0.001/2.999792458e8;
 178 //
 179   Int_t nt  = 0;
 180   Int_t jev = 0;
 181   Int_t j, kf, ks, imo;
 182   kf = 0;
 183
 184
 185
 186   fTrials = 0;
 187   for (j = 0;j < 3; j++) origin0[j] = fOrigin[j];
 188   if(fVertexSmear == kPerEvent) {
 189       Vertex();
 190       for (j=0; j < 3; j++) origin0[j] = fVertex[j];
 191   }
 192
 193   while(1)
 194   {
 195 //    Generate one event
 196 // --------------------------------------------------------------------------
 197       fSpecn    = 0;
 198       fSpecp    = 0;
 199 // --------------------------------------------------------------------------
 200       fHijing->GenerateEvent();
 201       fTrials++;
 202       fHijing->ImportParticles(fParticles,"All");
 203       if (fTrigger != kNoTrigger) {
 204           if (!CheckTrigger()) continue;
 205       }
 206       if (fLHC) Boost();
 207
 208
 209       Int_t np = fParticles->GetEntriesFast();
 210       printf("\n **************************************************%d\n",np);
 211       Int_t nc = 0;
 212       if (np == 0 ) continue;
 213       Int_t i;
 214       Int_t* newPos     = new Int_t[np];
 215       Int_t* pSelected  = new Int_t[np];
 216
 217       for (i = 0; i < np; i++) {
 218           newPos[i]    = i;
 219           pSelected[i] = 0;
 220       }
 221
 222 //      Get event vertex
 223 //
 224       TParticle *  iparticle = (TParticle *) fParticles->At(0);
 225       fVertex[0] = origin0[0];
 226       fVertex[1] = origin0[1];
 227       fVertex[2] = origin0[2];
 228
 229 //
 230 //      First select parent particles
 231 //
 232
 233       for (i = 0; i < np; i++) {
 234           iparticle = (TParticle *) fParticles->At(i);
 235
 236 // Is this a parent particle ?
 237           if (Stable(iparticle)) continue;
 238 //
 239           Bool_t  selected             =  kTRUE;
 240           Bool_t  hasSelectedDaughters =  kFALSE;
 241
 242
 243           kf        = iparticle->GetPdgCode();
 244           ks        = iparticle->GetStatusCode();
 245           if (kf == 92) continue;
 246
 247           if (!fSelectAll) selected = KinematicSelection(iparticle, 0) &&
 248                                SelectFlavor(kf);
 249           hasSelectedDaughters = DaughtersSelection(iparticle);
 250 //
 251 // Put particle on the stack if it is either selected or
 252 // it is the mother of at least one seleted particle
 253 //
 254           if (selected || hasSelectedDaughters) {
 255               nc++;
 256               pSelected[i] = 1;
 257           } // selected
 258       } // particle loop parents
 259 //
 260 // Now select the final state particles
 261 //
 262
 263       for (i = 0; i<np; i++) {
 264           TParticle *  iparticle = (TParticle *) fParticles->At(i);
 265 // Is this a final state particle ?
 266           if (!Stable(iparticle)) continue;
 267
 268           Bool_t  selected             =  kTRUE;
 269           kf        = iparticle->GetPdgCode();
 270           ks        = iparticle->GetStatusCode();
 271
 272 // --------------------------------------------------------------------------
 273 // Count spectator neutrons and protons
 274           if(ks == 0 || ks == 1 || ks == 10 || ks == 11){
 275               if(kf == kNeutron) fSpecn += 1;
 276               if(kf == kProton)  fSpecp += 1;
 277           }
 278 // --------------------------------------------------------------------------
 279 //
 280           if (!fSelectAll) {
 281               selected = KinematicSelection(iparticle,0)&&SelectFlavor(kf);
 282               if (!fSpectators && selected) selected = (ks != 0 && ks != 1 && ks != 10
 283                                                         && ks != 11);
 284           }
 285 //
 286 // Put particle on the stack if selected
 287 //
 288           if (selected) {
 289               nc++;
 290               pSelected[i] = 1;
 291           } // selected
 292       } // particle loop final state
 293 //
 294 // Write particles to stack
 295 //
 296       for (i = 0; i<np; i++) {
 297           TParticle *  iparticle = (TParticle *) fParticles->At(i);
 298           Bool_t  hasMother   = (iparticle->GetFirstMother()     >=0);
 299           Bool_t  hasDaughter = (iparticle->GetFirstDaughter()   >=0);
 300
 301           if (pSelected[i]) {
 302               kf   = iparticle->GetPdgCode();
 303               ks   = iparticle->GetStatusCode();
 304               p[0] = iparticle->Px();
 305               p[1] = iparticle->Py();
 306               p[2] = iparticle->Pz();
 307               origin[0] = origin0[0]+iparticle->Vx()/10;
 308               origin[1] = origin0[1]+iparticle->Vy()/10;
 309               origin[2] = origin0[2]+iparticle->Vz()/10;
 310               tof = kconv*iparticle->T();
 311               imo = -1;
 312               TParticle* mother = 0;
 313               if (hasMother) {
 314                   imo = iparticle->GetFirstMother();
 315                   mother = (TParticle *) fParticles->At(imo);
 316                   imo = (mother->GetPdgCode() != 92) ? imo = newPos[imo] : -1;
 317               } // if has mother
 318               Bool_t tFlag = (fTrackIt && !hasDaughter);
 319               PushTrack(tFlag,imo,kf,p,origin,polar,
 320                        tof,kPNoProcess,nt, 1., ks);
 321               KeepTrack(nt);
 322               newPos[i] = nt;
 323           } // if selected
 324       } // particle loop
 325       delete[] newPos;
 326       delete[] pSelected;
 327
 328       printf("\n I've put %i particles on the stack \n",nc);
 329       if (nc > 0) {
 330           jev += nc;
 331           if (jev >= fNpart || fNpart == -1) {
 332               fKineBias = Float_t(fNpart)/Float_t(fTrials);
 333               printf("\n Trials: %i %i %i\n",fTrials, fNpart, jev);
 334               break;
 335           }
 336       }
 337   } // event loop
 338   MakeHeader();
 339   SetHighWaterMark(nt);
 340 }
 341
 342 void AliGenHijing::KeepFullEvent()
 343 {
 344     fKeep=1;
 345 }
 346
 347 void AliGenHijing::EvaluateCrossSections()
 348 {
 349 //     Glauber Calculation of geometrical x-section
 350 //
 351     Float_t xTot       = 0.;          // barn
 352     Float_t xTotHard   = 0.;          // barn
 353     Float_t xPart      = 0.;          // barn
 354     Float_t xPartHard  = 0.;          // barn
 355     Float_t sigmaHard  = 0.1;         // mbarn
 356     Float_t bMin       = 0.;
 357     Float_t bMax       = fHijing->GetHIPR1(34)+fHijing->GetHIPR1(35);
 358     const Float_t kdib = 0.2;
 359     Int_t   kMax       = Int_t((bMax-bMin)/kdib)+1;
 360
 361
 362     printf("\n Projectile Radius (fm): %f \n",fHijing->GetHIPR1(34));
 363     printf("\n Target     Radius (fm): %f \n",fHijing->GetHIPR1(35));
 364     Int_t i;
 365     Float_t oldvalue= 0.;
 366
 367     Float_t* b   = new Float_t[kMax];
 368     Float_t* si1 = new Float_t[kMax];
 369     Float_t* si2 = new Float_t[kMax];
 370
 371     for (i = 0; i < kMax; i++)
 372     {
 373         Float_t xb  = bMin+i*kdib;
 374         Float_t ov;
 375         ov=fHijing->Profile(xb);
 376         Float_t gb  =  2.*0.01*fHijing->GetHIPR1(40)*kdib*xb*(1.-TMath::Exp(-fHijing->GetHINT1(12)*ov));
 377         Float_t gbh =  2.*0.01*fHijing->GetHIPR1(40)*kdib*xb*sigmaHard*ov;
 378         xTot+=gb;
 379         xTotHard += gbh;
 380         printf("profile %f %f %f\n", xb, ov, fHijing->GetHINT1(12));
 381
 382         if (xb > fMinImpactParam && xb < fMaxImpactParam)
 383         {
 384             xPart += gb;
 385             xPartHard += gbh;
 386         }
 387
 388         if(oldvalue) if ((xTot-oldvalue)/oldvalue<0.0001) break;
 389         oldvalue = xTot;
 390         printf("\n Total cross section (barn): %d %f %f \n",i, xb, xTot);
 391         printf("\n Hard  cross section (barn): %d %f %f \n\n",i, xb, xTotHard);
 392         if (i>0) {
 393             si1[i] = gb/kdib;
 394             si2[i] = gbh/gb;
 395             b[i]  = xb;
 396         }
 397     }
 398
 399     printf("\n Total cross section (barn): %f \n",xTot);
 400     printf("\n Hard  cross section (barn): %f \n \n",xTotHard);
 401     printf("\n Partial       cross section (barn): %f %f \n",xPart, xPart/xTot*100.);
 402     printf("\n Partial  hard cross section (barn): %f %f \n",xPartHard, xPartHard/xTotHard*100.);
 403
 404 //  Store result as a graph
 405     b[0] = 0;
 406     si1[0] = 0;
 407     si2[0]=si2[1];
 408
 409     fDsigmaDb  = new TGraph(i, b, si1);
 410     fDnDb      = new TGraph(i, b, si2);
 411 }
 412
 413 Bool_t AliGenHijing::DaughtersSelection(TParticle* iparticle)
 414 {
 415 //
 416 // Looks recursively if one of the daughters has been selected
 417 //
 418 //    printf("\n Consider daughters %d:",iparticle->GetPdgCode());
 419     Int_t imin = -1;
 420     Int_t imax = -1;
 421     Int_t i;
 422     Bool_t hasDaughters = (iparticle->GetFirstDaughter() >=0);
 423     Bool_t selected = kFALSE;
 424     if (hasDaughters) {
 425         imin = iparticle->GetFirstDaughter();
 426         imax = iparticle->GetLastDaughter();
 427         for (i = imin; i <= imax; i++){
 428             TParticle *  jparticle = (TParticle *) fParticles->At(i);
 429             Int_t ip = jparticle->GetPdgCode();
 430             if (KinematicSelection(jparticle,0)&&SelectFlavor(ip)) {
 431                 selected=kTRUE; break;
 432             }
 433             if (DaughtersSelection(jparticle)) {selected=kTRUE; break; }
 434         }
 435     } else {
 436         return kFALSE;
 437     }
 438     return selected;
 439 }
 440
 441
 442 Bool_t AliGenHijing::SelectFlavor(Int_t pid)
 443 {
 444 // Select flavor of particle
 445 // 0: all
 446 // 4: charm and beauty
 447 // 5: beauty
 448     Bool_t res = 0;
 449
 450     if (fFlavor == 0) {
 451         res = kTRUE;
 452     } else {
 453         Int_t ifl = TMath::Abs(pid/100);
 454         if (ifl > 10) ifl/=10;
 455         res = (fFlavor == ifl);
 456     }
 457 //
 458 //  This part if gamma writing is inhibited
 459     if (fNoGammas)
 460         res = res && (pid != kGamma && pid != kPi0);
 461 //
 462     return res;
 463 }
 464
 465 Bool_t AliGenHijing::Stable(TParticle*  particle) const
 466 {
 467 // Return true for a stable particle
 468 //
 469
 470     if (particle->GetFirstDaughter() < 0 )
 471     {
 472         return kTRUE;
 473     } else {
 474         return kFALSE;
 475     }
 476 }
 477
 478
 479
 480 void AliGenHijing::MakeHeader()
 481 {
 482 // Builds the event header, to be called after each event
 483     AliGenEventHeader* header = new AliGenHijingEventHeader("Hijing");
 484     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetNProduced(fHijing->GetNATT());
 485     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetImpactParameter(fHijing->GetHINT1(19));
 486     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetTotalEnergy(fHijing->GetEATT());
 487     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetHardScatters(fHijing->GetJATT());
 488     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetParticipants(fHijing->GetNP(), fHijing->GetNT());
 489     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetCollisions(fHijing->GetN0(),
 490                                                        fHijing->GetN01(),
 491                                                        fHijing->GetN10(),
 492                                                        fHijing->GetN11());
 493     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetSpectators(fSpecn, fSpecp);
 494
 495 // 4-momentum vectors of the triggered jets.
 496 //
 497 // Before final state gluon radiation.
 498     TLorentzVector* jet1 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(21),
 499                                               fHijing->GetHINT1(22),
 500                                               fHijing->GetHINT1(23),
 501                                               fHijing->GetHINT1(24));
 502
 503     TLorentzVector* jet2 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(31),
 504                                               fHijing->GetHINT1(32),
 505                                               fHijing->GetHINT1(33),
 506                                               fHijing->GetHINT1(34));
 507 // After final state gluon radiation.
 508     TLorentzVector* jet3 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(26),
 509                                               fHijing->GetHINT1(27),
 510                                               fHijing->GetHINT1(28),
 511                                               fHijing->GetHINT1(29));
 512
 513     TLorentzVector* jet4 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(36),
 514                                               fHijing->GetHINT1(37),
 515                                               fHijing->GetHINT1(38),
 516                                               fHijing->GetHINT1(39));
 517     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetJets(jet1, jet2, jet3, jet4);
 518 // Bookkeeping for kinematic bias
 519     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetTrials(fTrials);
 520 // Event Vertex
 521     header->SetPrimaryVertex(fVertex);
 522     if (gAlice) gAlice->SetGenEventHeader(header);
 523     fCollisionGeometry = (AliGenHijingEventHeader*)  header;
 524 }
 525
 526 Bool_t AliGenHijing::CheckTrigger()
 527 {
 528 // Check the kinematic trigger condition
 529 //
 530     Bool_t   triggered = kFALSE;
 531
 532     if (fTrigger == 1) {
 533 //
 534 //  jet-jet Trigger
 535
 536         TLorentzVector* jet1 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(26),
 537                                                   fHijing->GetHINT1(27),
 538                                                   fHijing->GetHINT1(28),
 539                                                   fHijing->GetHINT1(29));
 540
 541         TLorentzVector* jet2 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(36),
 542                                                   fHijing->GetHINT1(37),
 543                                                   fHijing->GetHINT1(38),
 544                                                   fHijing->GetHINT1(39));
 545         Double_t eta1      = jet1->Eta();
 546         Double_t eta2      = jet2->Eta();
 547         Double_t phi1      = jet1->Phi();
 548         Double_t phi2      = jet2->Phi();
 549 //    printf("\n Trigger: %f %f %f %f",
 550 //         fEtaMinJet, fEtaMaxJet, fPhiMinJet, fPhiMaxJet);
 551         if (
 552             (eta1 < fEtaMaxJet && eta1 > fEtaMinJet &&
 553              phi1 < fPhiMaxJet && phi1 > fPhiMinJet)
 554             ||
 555             (eta2 < fEtaMaxJet && eta2 > fEtaMinJet &&
 556              phi2 < fPhiMaxJet && phi2 > fPhiMinJet)
 557             )
 558             triggered = kTRUE;
 559     } else if (fTrigger == 2) {
 560 //  Gamma Jet
 561 //
 562         Int_t np = fParticles->GetEntriesFast();
 563         for (Int_t i = 0; i < np; i++) {
 564             TParticle* part = (TParticle*) fParticles->At(i);
 565             Int_t kf = part->GetPdgCode();
 566             Int_t ks = part->GetStatusCode();
 567             if (kf == 22 && ks == 40) {
 568                 Float_t phi = part->Phi();
 569                 Float_t eta = part->Eta();
 570                 if  (eta < fEtaMaxJet &&
 571                      eta > fEtaMinJet &&
 572                      phi < fPhiMaxJet &&
 573                      phi > fPhiMinJet) {
 574                     triggered = 1;
 575                     break;
 576                 } // check phi,eta within limits
 577             } // direct gamma ?
 578         } // particle loop
 579     } // fTrigger == 2
 580     return triggered;
 581 }
 582
 583
 584 void AliGenHijing::Copy(TObject &) const
 585 {
 586   Fatal("Copy","Not implemented!\n");
 587 }
 588
 589 AliGenHijing& AliGenHijing::operator=(const  AliGenHijing& rhs)
 590 {
 591     rhs.Copy(*this);
 592     return (*this);
 593 }
 594