]> git.uio.no Git - u/mrichter/AliRoot.git/blobdiff - STARLIGHT/starlight/src/.svn/text-base/spectrum.cpp.svn-base
STARLIGHT code and interface
[u/mrichter/AliRoot.git] / STARLIGHT / starlight / src / .svn / text-base / spectrum.cpp.svn-base
diff --git a/STARLIGHT/starlight/src/.svn/text-base/spectrum.cpp.svn-base b/STARLIGHT/starlight/src/.svn/text-base/spectrum.cpp.svn-base
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0775384
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,485 @@
+
+/*
+    <one line to give the program's name and a brief idea of what it does.>
+    Copyright (C) <year>  <name of author>
+
+p    This program is free software: you can redistribute it and/or modify
+    it under the terms of the GNU General Public License as published by
+    the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
+    (at your option) any later version.
+
+    This program is distributed in the hope that it will be useful,
+    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+    GNU General Public License for more details.
+
+    You should have received a copy of the GNU General Public License
+    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+
+*/
+
+#include "spectrum.h"
+#include <cmath>
+#include "beambeamsystem.h"
+#include <randomgenerator.h>
+#include <iostream>
+
+spectrum::spectrum(beamBeamSystem *bbs) :
+        _bMin(5.0)
+        ,_bMax(128000.0)
+       ,_nBbins(6400)
+       ,_probOfBreakup(_nBbins)
+        ,_beamBeamSystem(bbs)
+       ,_nK(10000)
+        ,_fnSingle(_nK)
+        ,_fnDouble(_nK)
+        ,_fnSingleCumulative(_nK+1)
+        ,_fnDoubleCumulative(_nK+1)
+        ,_fnDoubleInt(_nK)
+        ,_fnDoubleIntCumulative(_nK+1)
+        ,_eGamma(_nK+1)
+        ,_eGammaMin(6.0)
+        ,_eGammaMax(600000.0)
+        ,_zTarget(82)
+        ,_aTarget(278)
+        ,_hadBreakProbCalculated(false)
+{
+    _eGamma.resize(_nK+1);
+    _probOfBreakup.resize(_nBbins);
+}
+
+int spectrum::generateKsingle()
+{
+
+    _fnSingle.resize(_nK);
+    _fnSingleCumulative.resize(_nK+1);
+
+    double eg_inc = exp(log(_eGammaMax/_eGammaMin)/(double)_nK);
+    
+    double egamma =  _eGammaMin;
+    for (int i = 0; i < _nK+1; i++)
+    {
+        _eGamma[i] = egamma;
+        egamma = egamma * eg_inc;
+    }
+    egamma = _eGammaMin;
+
+    double fnorm = 0;
+
+
+    if (_hadBreakProbCalculated == false)
+    {
+        _hadBreakProbCalculated = generateBreakupProbabilities();
+    }
+    double binc = exp((log(_bMax/_bMin))/(double)_nBbins);
+
+    for (int i = 0; i < _nK; i++)
+    {
+        double b = _bMin;
+
+        double bint = 0.0;
+
+        double f1 = 0;
+        double f2 = 0;
+
+        for (int j = 0; j < _nBbins - 1; j++)
+        {
+            double bold = b;
+            if (j == 0)
+            {
+                //f1 = fBeamBeamSystem->getBeam1().nofe(egamma, b)*GetSigma(egamma)*fProbOfBreakup[j]*b;
+               f1 = getTransformedNofe(egamma, b)*getSigma(egamma)*_probOfBreakup[j]*b;
+               //std::cout << fProbOfBreakup[j] << std::endl;
+            }
+            else
+            {
+                f1 = f2;
+            }
+            b = b*binc;
+//            f2 = fBeamBeamSystem->getBeam1().nofe(egamma, b)*GetSigma(egamma)*fProbOfBreakup[j+1]*b;;
+            f2 = getTransformedNofe(egamma, b)*getSigma(egamma)*_probOfBreakup[j+1]*b;;
+            bint = bint + 0.5*(f1+f2)*(b-bold);
+        }
+        bint = 2.0*starlightConstants::pi*bint;
+        if (i == 0)
+        {
+            fnorm = 1.0/bint;
+        }
+        _fnSingle[i] = bint*(_eGamma[i+1]-_eGamma[i]);
+
+        egamma = egamma*eg_inc;
+    }
+
+    _fnSingleCumulative[0] = 0.00;
+    for (int i = 0; i < _nK; i++)
+    {
+        _fnSingleCumulative[i+1] = _fnSingleCumulative[i]+_fnSingle[i];
+    }
+
+    double fnormfactor = 1.00/_fnSingleCumulative[_nK];
+    for (int i = 0; i < _nK; i++)
+    {
+        _fnSingleCumulative[i+1] = fnormfactor*_fnSingleCumulative[i+1];
+    }
+    
+    return 0;
+
+}
+
+int spectrum::generateKdouble()
+{
+    //Quick fix for now TODO: Fix it!
+    _nK = 100;
+
+    _fnDouble.resize(_nK);
+    _fnDoubleInt.resize(_nK);
+    _fnDoubleIntCumulative.resize(_nK+1);
+    _fnDoubleCumulative.resize(_nK+1);
+    for (int i = 0; i < _nK; i++)
+    {
+        _fnDouble[i].resize(_nK);
+        _fnDoubleCumulative[i].resize(_nK+1);
+    }
+    _fnDoubleCumulative[_nK].resize(_nK+1);
+
+    double eg_inc = exp(log(_eGammaMax/_eGammaMin)/(double)_nK);
+    double egamma1 =  _eGammaMin;
+    double egamma2 =  _eGammaMin;
+
+    for (int i = 0; i < _nK+1; i++)
+    {
+        _eGamma[i] = egamma1;
+        egamma1 = egamma1 * eg_inc;
+    }
+    egamma1 = _eGammaMin;
+
+    double fnorm = 0;
+
+    if (_hadBreakProbCalculated == false)
+    {
+        _hadBreakProbCalculated = generateBreakupProbabilities();
+    }
+
+    double binc = exp((log(_bMax/_bMin))/(double)_nBbins);
+
+    int nbbins = _nBbins;
+
+    //double b_min = _bMin;
+    //double b_max = _bMax;
+
+    for (int i = 0; i < _nK; i++)
+    {
+
+        egamma2 = _eGammaMin;
+        //double sum_over_k = 0.0;
+
+        for (int j = 0; j < _nK; j++)
+        {
+            double bint = 0.0;
+            double b = _bMin;
+            double f1 = 0;
+            double f2 = 0;
+
+            for (int k = 0; k < nbbins - 1; k++)
+            {
+                double bold = b;
+
+                if (k == 0)
+                {
+                 // f1 = fBeamBeamSystem->getBeam1().nofe(egamma1, b) * fBeamBeamSystem->getBeam2().nofe(egamma2, b)
+                  //       * GetSigma(egamma1) * GetSigma(egamma2) *fProbOfBreakup[j]*b;
+                  f1 = getTransformedNofe(egamma1, b) * getTransformedNofe(egamma2, b) 
+                         * getSigma(egamma1) * getSigma(egamma2) *_probOfBreakup[k]*b;                }
+                else
+                {
+                    f1 = f2;
+                }
+                b = b*binc;
+                // f2 = fBeamBeamSystem->getBeam1().nofe(egamma1, b) * fBeamBeamSystem->getBeam2().nofe(egamma2, b)
+                //     * GetSigma(egamma1) * GetSigma(egamma2) *fProbOfBreakup[j+1]*b;
+                f2 = getTransformedNofe(egamma1, b) * getTransformedNofe(egamma2, b) 
+                     * getSigma(egamma1) * getSigma(egamma2) *_probOfBreakup[k+1]*b;
+                bint = bint + 0.5*(f1+f2)*(b-bold);
+            }
+            bint = 2.0*starlightConstants::pi*bint;
+            _fnDouble[i][j] = bint * (_eGamma[i+1] - _eGamma[i]) * (_eGamma[j+1] - _eGamma[j]);
+            egamma2 = egamma2 * eg_inc;
+        }
+        egamma1 = egamma1 * eg_inc;
+    }
+
+    for (int i = 0; i < _nK; i++)
+    {
+        _fnDoubleInt[i] = 0.0;
+        for (int j = 0; j < _nK; j++)
+        {
+            _fnDoubleInt[i] = _fnDoubleInt[i] + _fnDouble[i][j];
+        }
+    }
+
+    _fnDoubleIntCumulative[0] = 0.0;
+    for (int i = 1; i < _nK+1; i++)
+    {
+        _fnDoubleIntCumulative[i] = _fnDoubleIntCumulative[i-1] + _fnDoubleInt[i-1];
+    }
+
+    fnorm = 1.0/_fnDoubleIntCumulative[_nK];
+    for (int i = 0; i < _nK+1; i++)
+    {
+        _fnDoubleIntCumulative[i] = fnorm * _fnDoubleIntCumulative[i];
+    }
+
+    return 0;
+}
+
+double spectrum::drawKsingle()
+{
+    double xtest = 0;
+    int itest = 0;
+    double egamma = 0.0;
+
+    xtest = randyInstance.Rndom();
+    while (xtest > _fnSingleCumulative[itest])
+    {
+        itest++;
+    }
+    itest = itest - 1;
+
+    if (itest >= _nK || itest < 0)
+    {
+        std::cerr << "ERROR: itest: " << itest << std::endl;
+
+    }
+
+    double delta_f = xtest - _fnSingleCumulative[itest];
+    if (delta_f <= 0.0)
+    {
+        std::cout << "WARNING: delta_f: " << delta_f << std::endl;
+        return -1;
+    }
+    double dE = _eGamma[itest+1] - _eGamma[itest];
+    double dF = _fnSingleCumulative[itest+1] - _fnSingleCumulative[itest];
+
+    double delta_e = delta_f*dE/dF;
+
+    if (delta_e > (_eGamma[itest+1] - _eGamma[itest]))
+    {
+        std::cerr << "ERROR: delta_E: " << delta_e << std::endl;
+    }
+   
+    egamma = _eGamma[itest] + delta_e;
+    return egamma;
+}
+
+void spectrum::drawKdouble(float& egamma1, float& egamma2)
+{
+    double xtest1 = 0.0;
+    double xtest2 = 0.0;
+    int itest1 = 0;
+    int itest2 = 0;
+
+    xtest1 = randyInstance.Rndom();
+
+    while (xtest1 > _fnDoubleIntCumulative[itest1])
+    {
+        itest1++;
+    }
+    itest1 = itest1 - 1;
+
+    if (itest1 >= _nK || itest1 < 0)
+    {
+        std::cerr << "ERROR: itest1: " << itest1 << std::endl;
+    }
+    double delta_f = xtest1 - _fnDoubleIntCumulative[itest1];
+
+    if (delta_f <= 0.0)
+    {
+        std::cout << "WARNING: delta_f: " << delta_f << std::endl;
+    }
+
+    double dE = _eGamma[itest1+1] - _eGamma[itest1];
+    double dF = _fnDoubleIntCumulative[itest1+1] - _fnDoubleIntCumulative[itest1];
+
+    double delta_e = delta_f*dE/dF;
+
+    if (delta_e > (_eGamma[itest1+1] - _eGamma[itest1]))
+    {
+        std::cerr << "ERROR: delta_E: " << delta_e << std::endl;
+    }
+
+    egamma1 = _eGamma[itest1] + delta_e;
+    
+    // Second gamma
+
+    //    double reldw = delta_e/(fEGamma[itest1+1] - fEGamma[itest1]);
+    //    std::vector<double> fn_second(fNK);
+    std::vector<double> fn_second_cumulative(_nK+1);
+    
+    //    for(int i = 0; i < fNK; i++)
+    //    {
+    //       fn_second[i] = fFnDouble[itest1][i] + (fFnDouble[itest1+1][i] - fFnDouble[itest1][i])*reldw;
+    //    }
+    
+    fn_second_cumulative[0] = 0.0;
+    for(int i = 1; i < _nK+1; i++)
+    {
+       //       fn_second_cumulative[i] = fn_second_cumulative[i-1] + fn_second[i-1]; //TODO:check indexing
+       fn_second_cumulative[i] = fn_second_cumulative[i-1] + _fnDouble[itest1][i-1]; 
+    }
+    
+    double norm_factor = 1.0/fn_second_cumulative[_nK];
+    for(int i = 0; i < _nK+1; i++)
+    {
+      fn_second_cumulative[i] = norm_factor*fn_second_cumulative[i];
+    }
+    
+    xtest2 = randyInstance.Rndom();
+
+    while (xtest2 > fn_second_cumulative[itest2])
+    {
+        itest2++;
+    }
+    itest2 = itest2 - 1;
+
+    if (itest2 >= _nK || itest2 < 0)
+    {
+        std::cerr << "ERROR: itest2: " << itest2 << std::endl;
+    }
+    delta_f = xtest2 - fn_second_cumulative[itest2];
+
+    if (delta_f <= 0.0)
+    {
+        std::cout << "WARNING: delta_f: " << delta_f << std::endl;
+    }
+
+    dE = _eGamma[itest2+1] - _eGamma[itest2];
+    dF = fn_second_cumulative[itest2+1] - fn_second_cumulative[itest2];
+
+    delta_e = delta_f*dE/dF;
+
+    if (delta_e > (_eGamma[itest2+1] - _eGamma[itest2]))
+    {
+        std::cerr << "ERROR: delta_E: " << delta_e << std::endl;
+    }
+
+    egamma2 = _eGamma[itest2] + delta_e;
+    
+    return;
+}
+
+
+bool spectrum::generateBreakupProbabilities()
+{
+
+    int nbbins = _nBbins;
+
+    double b_min = _bMin;
+    //double b_max = _bMax;
+
+    //    double binc = (log(b_max/b_min))/(double)nbbins;
+    double binc = exp((log(_bMax/_bMin))/(double)_nBbins);
+
+    double b = b_min;
+
+    _probOfBreakup.resize(nbbins);
+
+    for (int i = 0; i < nbbins; i++)
+    {
+        double bimp = b;
+        double rhad = 0;
+        rhad = _beamBeamSystem->probabilityOfBreakup(bimp);
+        _probOfBreakup[i] = exp(-rhad);
+        b = b*binc;
+    }
+    return true;
+}
+
+double spectrum::getFnSingle(double egamma) const
+{
+    double eginc = exp(log(_eGammaMax/_eGammaMin)/static_cast<double>(_nK));
+    int i1 = log(egamma/_eGammaMin)/log(eginc);
+    int i2 = i1 + 1;
+    double fnSingle = 0.0;
+
+    if (i1 < 0 || i2 > _nK)
+    {
+        std::cout << "I1, I2 out of bounds. Egamma = " << egamma << std::endl;
+        std::cout << "I1, I2 = " << i1 << ", " << i2 << std::endl;
+        fnSingle = 0.0;
+    }
+    else
+    {
+        double dE = _eGamma[i2] - _eGamma[i1];
+        double eFrac = (egamma - _eGamma[i1])/dE;
+
+        if (eFrac < 0.0 || eFrac > 1.0)
+        {
+            std::cout << "WARNING: Efrac = " << eFrac << std::endl;
+        }
+        fnSingle = (1.0 - eFrac)*_fnSingle[i1] + eFrac*_fnSingle[i2];
+    }
+    return fnSingle;
+}
+
+double spectrum::getFnDouble(double egamma1, double egamma2) const
+{
+    double eginc = exp(log(_eGammaMax/_eGammaMin)/static_cast<double>(_nK));
+    int i1 = log(egamma1/_eGammaMin)/log(eginc);
+    int i2 = i1 + 1;
+    double fnDouble = 0.0;
+
+    if (i1 < 0 || i2 > _nK)
+    {
+        std::cout << "I1, I2 out of bounds. Egamma1 = " << egamma1 << std::endl;
+        std::cout << "I1, I2 = " << i1 << ", " << i2 << std::endl;
+        fnDouble = 0.0;
+        return fnDouble;
+    }
+
+    int j1 = log(egamma2/_eGammaMin)/log(eginc);
+    int j2 = j1 + 1;
+
+    if (j1 < 0 || j2 > _nK)
+    {
+        std::cout << "J1, J2 out of bounds. Egamma2 = " << egamma2 << std::endl;
+        std::cout << "J1, J2 = " << j1 << ", " << j2 << std::endl;
+        fnDouble = 0.0;
+        return fnDouble;
+    }
+
+    double dE1 = _eGamma[i2] - _eGamma[i1];
+    double eFrac1 = (egamma1 - _eGamma[i1])/dE1;
+
+    if (eFrac1 < 0.0 || eFrac1 > 1.0)
+    {
+        std::cout << "WARNING: Efrac1 = " << eFrac1 << std::endl;
+    }
+
+    double ptemp1 = (1.0 - eFrac1)*_fnDouble[i1][j1] + eFrac1*_fnDouble[i2][j1];
+    double ptemp2 = (1.0 - eFrac1)*_fnDouble[i1][j2] + eFrac1*_fnDouble[i2][j2];
+
+    double dE2 = _eGamma[j2] - _eGamma[j1];
+    double eFrac2 = (egamma2 - _eGamma[j1])/dE2;
+
+    if (eFrac2 < 0.0 || eFrac2 > 1.0)
+    {
+        std::cout << "WARNING: Efrac2 = " << eFrac2 << std::endl;
+    }
+
+    fnDouble = (1.0 - eFrac2)*ptemp1 + eFrac2*ptemp2;
+
+    return fnDouble;
+
+}
+
+double spectrum::getTransformedNofe(double egamma, double b)
+{
+   double factor = 1.0/(2.0*_beamBeamSystem->beamLorentzGamma());
+   double res = factor * _beamBeamSystem->beam1().photonFlux(b, egamma*factor);
+   
+   return res;
+}
+
+
+
+