TPHIC/AliGenTPHIC.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  *                                                                        *
  15  **************************************************************************/
  16
  17 /* $Id$ */
  18
  19 // Event generator of two-photon processes
  20 // in ultra-peripheral ion collisions.
  21 // 5 two-photon process are implemented, see comments to SetProcess().
  22 //%
  23 // The example of the generator initialization for the process
  24 // gamma gamma -> X in CaCa collisions at 7000 TeV/nucleon is the following:
  25 //%
  26 //    AliGenTPHIC *gener = new AliGenTPHIC();
  27 //    gener->SetProcess(1);
  28 //    gener->SetBeamEnergy(3500.);
  29 //    gener->SetBeamZ(20);
  30 //    gener->SetBeamA(40);
  31 //    gener->SetMggRange(70.,200.);
  32 //    gener->SetYggRange(-5.,5.);
  33 //    gener->SetLumFunName("lum_ca_70_200.dat");
  34 //    gener->SetLumFunFlag(-1);
  35 //    gener->Init();
  36 //%
  37 // The two-photon luminosity function needed for the process cross section
  38 // calculation is time-consuming, therefore it can be calculated once for a
  39 // selected two-photon energy and rapidity range and selected ion species,
  40 // saved into a file and then can be reused in further calculation.
  41 //%
  42 // The integral cross section of the process is calculated in each event
  43 // by the Monte Carlo integration procedure, the differential cross section
  44 // of each thrown event is assigned as a weight to each track of the event
  45 // which can be then used during the event analysis by retreiving this weight
  46 // from any of the event tracks.
  47 //
  48 // The manual of the fortran generator is available in
  49 // $ALICE_ROOT/TPHIC/TPHIC_doc.ps.gz
  50 // For the two-photon physics in heavy ion collisions see
  51 // G.Baur et al, Phys.Rep. 364 (2002), 359.
  52 //%
  53 // Author: Yuri.Kharlov@cern.ch
  54 // 15 April 2003
  55
  56 #include <TParticle.h>
  57 #include <TParticlePDG.h>
  58 #include <TDatabasePDG.h>
  59 #include "AliPythia.h"
  60 #include "AliRun.h"
  61 #include <AliGenTPHIC.h>
  62 #include <TPHICgen.h>
  63 #include <TPHICcommon.h>
  64
  65 ClassImp(AliGenTPHIC)
  66
  67 //------------------------------------------------------------
  68
  69 AliGenTPHIC::AliGenTPHIC()
  70 {
  71   // Constructor: create generator instance,
  72   // create particle array
  73   // Set TPHIC parameters to default values:
  74   // eta_b production in Ca-Ca collisions at 7 A*TeV
  75
  76   SetMC(new TPHICgen());
  77   fPythia = AliPythia::Instance();
  78   fParticles = new TClonesArray("TParticle",100);
  79
  80   SetProcess   ();
  81   SetBeamEnergy();
  82   SetBeamZ     ();
  83   SetBeamA     ();
  84   SetYggRange  ();
  85   SetMggRange  ();
  86   SetNgridY    ();
  87   SetNgridM    ();
  88   SetLumFunName();
  89   SetLumFunFlag();
  90   SetKfOnium   ();
  91 }
  92
  93 //____________________________________________________________
  94 AliGenTPHIC::AliGenTPHIC(const AliGenTPHIC & gen)
  95 {
  96   // copy constructor
  97   gen.Copy(*this);
  98 }
  99
 100 //____________________________________________________________
 101 AliGenTPHIC::~AliGenTPHIC()
 102 {
 103   // Destroys the object, deletes and disposes all TParticles currently on list.
 104   if (fParticles) {
 105     fParticles->Delete();
 106     delete fParticles;
 107     fParticles = 0;
 108   }
 109 }
 110
 111 //____________________________________________________________
 112 void AliGenTPHIC::Init()
 113 {
 114   // Initialize the generator TPHIC
 115
 116   fTPHICgen->Initialize();
 117   fEvent = 0;
 118 }
 119
 120 //____________________________________________________________
 121 void AliGenTPHIC::Generate()
 122 {
 123   // Generate one event of two-photon process.
 124   // Gaussian smearing on the vertex is done if selected.
 125   // All particles from the TPHIC/PYTHIA event listing
 126   // are stored in TreeK, and only final-state particles are tracked.
 127   // The event differectial cross section is assigned as a weight
 128   // to each track of the event.
 129
 130   Float_t polar[3]= {0,0,0};
 131   Float_t origin0[3],origin[3];
 132   Float_t p[3], tof;
 133   Double_t weight;
 134
 135   Int_t    ks,kf,iparent,nt, trackIt;
 136   Float_t  random[6];
 137   const Float_t kconv=0.001/2.999792458e8;
 138
 139   fTPHICgen->GenerateEvent();
 140   weight = GetXSectionCurrent();
 141   if (gAlice->GetEvNumber()>=fDebugEventFirst &&
 142       gAlice->GetEvNumber()<=fDebugEventLast) fPythia->Pylist(1);
 143   fPythia->ImportParticles(fParticles,"All");
 144
 145   if (fDebug == 1)
 146     Info("Generate()","one event is produced");
 147
 148   Int_t j;
 149   for (j=0;j<3;j++) origin[j]=fOrigin[j];
 150   if(fVertexSmear==kPerEvent) {
 151     Rndm(random,6);
 152     for (j=0;j<3;j++) {
 153       origin0[j]+=fOsigma[j]*TMath::Cos(2*random[2*j]*TMath::Pi())*
 154         TMath::Sqrt(-2*TMath::Log(random[2*j+1]));
 155     }
 156   }
 157
 158   Int_t ip;
 159   Int_t np = fParticles->GetEntriesFast();
 160   TParticle *iparticle;
 161 //   Int_t* pParent   = new Int_t[np];
 162   for (ip=0; ip<np; ip++) {
 163     iparticle = (TParticle *) fParticles->At(ip);
 164     ks = iparticle->GetStatusCode();
 165 //     // No initial state partons
 166 //     if (ks==21) continue;
 167     p[0] = iparticle->Px();
 168     p[1] = iparticle->Py();
 169     p[2] = iparticle->Pz();
 170     origin[0] = origin0[0]+iparticle->Vx()/10.;
 171     origin[1] = origin0[1]+iparticle->Vy()/10.;
 172     origin[2] = origin0[2]+iparticle->Vz()/10.;
 173     kf = CheckPDGCode(iparticle->GetPdgCode());
 174     iparent = -1;
 175     tof     = kconv*iparticle->T();
 176     if (ks == 1) trackIt = 1;
 177     else         trackIt = 0;
 178     PushTrack(fTrackIt*trackIt,iparent,kf,p,origin,polar,tof,kPPrimary,nt,weight,ks);
 179     KeepTrack(nt);
 180
 181     if (fDebug == 2)
 182       printf("id=%+4d, parent=%3d, ks=%d, p = (%+11.4e,%+11.4e,%+11.4e) GeV\n",
 183              kf,iparent,fTrackIt*trackIt,p[0],p[1],p[2]);
 184   }
 185   fEvent++;
 186   fTPHICgen->SetNEVENT(fEvent);
 187   if (fDebug == 1 && fEvent%100 == 0) {
 188     Info("Generate","Event %d\n",fEvent);
 189     fTPHICgen->Finish();
 190   }
 191 }
 192
 193 //____________________________________________________________
 194 void AliGenTPHIC::SetEventListRange(Int_t eventFirst, Int_t eventLast)
 195 {
 196   // Set a range of event numbers, for which a table
 197   // of generated particle will be printed
 198   fDebugEventFirst = eventFirst;
 199   fDebugEventLast  = eventLast;
 200   if (fDebugEventLast==-1) fDebugEventLast=fDebugEventFirst;
 201 }
 202
 203 //____________________________________________________________
 204 void AliGenTPHIC::SetProcess       (Int_t   proc  )
 205 {
 206   // Set process number:
 207   // proc=1 - gamma gamma -> X
 208   // proc=2 - gamma gamma -> quarkonium
 209   // proc=3 - gamma gamma -> fermion+ fermion-
 210   // proc=4 - gamma gamma -> W+ W-
 211   // proc=5 - not implemented
 212   // proc=6 - gamma gamma -> V1 V2 (vector meson pair)
 213
 214   fTPHICgen->SetIPROC(proc);
 215 }
 216 //____________________________________________________________
 217   void AliGenTPHIC::SetBeamEnergy  (Float_t energy)
 218 {
 219   // Set energy of the beam ion per nucleon in GeV
 220   fTPHICgen->SetEBMN(energy);
 221 }
 222 //____________________________________________________________
 223   void AliGenTPHIC::SetBeamZ       (Int_t   z     )
 224 {
 225   // Set beam ion charge
 226   fTPHICgen->SetIZ(z);
 227 }
 228 //____________________________________________________________
 229   void AliGenTPHIC::SetBeamA       (Int_t   a     )
 230 {
 231   // Set beam ion atomic number
 232   fTPHICgen->SetIA(a);
 233 }
 234 //____________________________________________________________
 235   void AliGenTPHIC::SetYggRange    (Float_t ymin, Float_t ymax)
 236 {
 237   // Set rapidity range of 2-photon system for the
 238   // luminosity function calculation
 239   fTPHICgen->SetYMIN(ymin);
 240   fTPHICgen->SetYMAX(ymax);
 241 }
 242 //____________________________________________________________
 243   void AliGenTPHIC::SetMggRange    (Float_t mmin, Float_t mmax)
 244 {
 245   // Set invariant mass range of 2-photon system for the
 246   // luminosity function calculation
 247   fTPHICgen->SetAMIN(mmin);
 248   fTPHICgen->SetAMAX(mmax);
 249 }
 250 //____________________________________________________________
 251   void AliGenTPHIC::SetNgridY      (Int_t   ny    )
 252 {
 253   // Set number of nodes on the grid along the rapidity axis
 254   // to calculate the 2-photon luminosity function
 255   fTPHICgen->SetNY(ny);
 256 }
 257 //____________________________________________________________
 258   void AliGenTPHIC::SetNgridM      (Int_t   nm    )
 259 {
 260   // Set number of nodes on the grid along the mass axis
 261   // to calculate the 2-photon luminosity function
 262   fTPHICgen->SetNMAS(nm);
 263 }
 264 //____________________________________________________________
 265   void AliGenTPHIC::SetLumFunName  (TString name  )
 266 {
 267   // Set filename to store the 2-photon luminosity
 268   // function calculated on the grid
 269   fTPHICgen->SetLUMFIL(name);
 270 }
 271 //____________________________________________________________
 272   void AliGenTPHIC::SetLumFunFlag  (Int_t   flag  )
 273 {
 274   // Set flag to calculate the 2-photon luminosity function:
 275   // flag=-1 if a new lumimosity function to be calculated
 276   //         and stored in a file
 277   // flag=+1 if a previously calculated function to be read
 278   //         from a file
 279   fTPHICgen->SetILUMF(flag);
 280 }
 281 //____________________________________________________________
 282   void AliGenTPHIC::SetKfFermion   (Int_t   kf    )
 283 {
 284   // Set a PDG flavour code of a fermion for the process 3,
 285   // gamma gamma -> fermion+ fermion-
 286   fTPHICgen->SetKFERM(kf);
 287 }
 288 //____________________________________________________________
 289   void AliGenTPHIC::SetKfOnium    (Int_t   kf    )
 290 {
 291   // Set a PDG flavour code of a quarkonium for the process 2,
 292   // gamma gamma -> quarkonium
 293   fTPHICgen->SetKFONIUM(kf);
 294 }
 295 //____________________________________________________________
 296   void AliGenTPHIC::SetMassOnium   (Float_t mass  )
 297 {
 298   // Set a quarkonium mass [GeV] for the process 2 if it
 299   // differes from the Pythia's particle table.
 300   // For the well-known quarkonia no need to set this mass
 301   // because it will be taken from the Pythia table
 302   fTPHICgen->SetXMRES(mass);
 303 }
 304 //____________________________________________________________
 305   void AliGenTPHIC::SetGGwidthOnium(Float_t width )
 306 {
 307   // Set 2-photon partial width [GeV] of the quarkonium for
 308   // the process 2 if it differes fromthe Pythia's particle table.
 309   // For the well-known quarkonia no need to set this width
 310   // because it will be taken from the Pythia table
 311   fTPHICgen->SetXGGRES(width);
 312 }
 313 //____________________________________________________________
 314   void AliGenTPHIC::SetKfVmesons   (Int_t kf1, Int_t kf2)
 315 {
 316   // Set PDG flavour codes of the two vector vesons
 317   // for the process 2:  gamma gamma -> V1 V2
 318   // So far this processes is implemented for the following
 319   // mesons and their combinations only:
 320   // pho0 (113), omega (223), phi (333), J/psi (443)
 321   fTPHICgen->SetKV1(kf1);
 322   fTPHICgen->SetKV2(kf2);
 323 }
 324 //____________________________________________________________
 325   Float_t AliGenTPHIC::GetGGmass    ()
 326 {
 327   // Get invariant mass of generated 2-photon system
 328   return fTPHICgen->GetWSQ();
 329 }
 330 //____________________________________________________________
 331   Float_t AliGenTPHIC::GetGGrapidity()
 332 {
 333   // Get rapidity of generated 2-photon system
 334   return fTPHICgen->GetYGG();
 335 }
 336 //____________________________________________________________
 337   Float_t AliGenTPHIC::GetG1mass    ()
 338 {
 339   // Get a mass of the first virtual photon of
 340   // the 2-photon process (-sqrt(q1^2)).
 341   return fTPHICgen->GetXMG1();
 342 }
 343 //____________________________________________________________
 344   Float_t AliGenTPHIC::GetG2mass    ()
 345 {
 346   // Get a mass of the second virtual photon of
 347   // the 2-photon process (-sqrt(q2^2)).
 348   return fTPHICgen->GetXMG2();
 349 }
 350 //____________________________________________________________
 351   TClonesArray*  AliGenTPHIC::GetParticleList ()
 352 {
 353   // Get array of particles of the event listing
 354   return fParticles;
 355 }
 356 //____________________________________________________________
 357   TLorentzVector AliGenTPHIC::MomentumRecNucl1()
 358 {
 359   // Get 4-momentum of the first recoil nucleus after
 360   // the 2-photon process.
 361   return TLorentzVector(fTPHICgen->GetPTAG1(1),
 362                         fTPHICgen->GetPTAG1(2),
 363                         fTPHICgen->GetPTAG1(3),
 364                         fTPHICgen->GetPTAG1(4));
 365 }
 366 //____________________________________________________________
 367   TLorentzVector AliGenTPHIC::MomentumRecNucl2()
 368 {
 369   // Get 4-momentum of the first recoil nucleus after
 370   // the 2-photon process.
 371   return TLorentzVector(fTPHICgen->GetPTAG2(1),
 372                         fTPHICgen->GetPTAG2(2),
 373                         fTPHICgen->GetPTAG2(3),
 374                         fTPHICgen->GetPTAG2(4));
 375 }
 376 //____________________________________________________________
 377   Float_t AliGenTPHIC::GetXSectionCurrent()
 378 {
 379   // Get the cross section of the produced event for the
 380   // Monte Carlo integral cross section calculation
 381   return fTPHICgen->GetXSCUR();
 382 }
 383 //____________________________________________________________
 384   Float_t AliGenTPHIC::GetXSection       ()
 385 {
 386   // Get the integral cross section of the process
 387   // calculated so far
 388   return fTPHICgen->GetXSTOT();
 389 }
 390 //____________________________________________________________
 391   Float_t AliGenTPHIC::GetXSectionError  ()
 392 {
 393   // Get the error of the integral cross section of the process
 394   // calculated so far
 395   return fTPHICgen->GetXSTOTE();
 396 }