EVGEN/AliGenHIJINGpara.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 // Parameterisation of pi and K, eta and pt distributions
  19 // used for the ALICE TDRs.
  20 // eta: according to HIJING (shadowing + quenching)
  21 // pT : according to CDF measurement at 1.8 TeV
  22 // Author: andreas.morsch@cern.ch
  23
  24
  25 //Begin_Html
  26 /*
  27 <img src="picts/AliGeneratorClass.gif">
  28 </pre>
  29 <br clear=left>
  30 <font size=+2 color=red>
  31 <p>The responsible person for this module is
  32 <a href="mailto:andreas.morsch@cern.ch">Andreas Morsch</a>.
  33 </font>
  34 <pre>
  35 */
  36 //End_Html
  37 //                                                               //
  38 ///////////////////////////////////////////////////////////////////
  39
  40 #include <TArrayF.h>
  41 #include <TClonesArray.h>
  42 #include <TDatabasePDG.h>
  43 #include <TF1.h>
  44 #include <TH1.h>
  45 #include <TParticle.h>
  46 #include <TPDGCode.h>
  47 #include <TCanvas.h>
  48 #include <TVirtualMC.h>
  49
  50 #include "AliConst.h"
  51 #include "AliDecayer.h"
  52 #include "AliGenEventHeader.h"
  53 #include "AliGenHIJINGpara.h"
  54 #include "AliRun.h"
  55
  56 ClassImp(AliGenHIJINGpara)
  57
  58
  59 AliGenHIJINGpara::AliGenHIJINGpara(const AliGenHIJINGpara & para):
  60     AliGenerator(para)
  61 {
  62 // Copy constructor
  63     para.Copy(*this);
  64 }
  65
  66 //_____________________________________________________________________________
  67 static Double_t ptpi(Double_t *px, Double_t *)
  68 {
  69   //
  70   //     PT-PARAMETERIZATION CDF, PRL 61(88) 1819
  71   //     POWER LAW FOR PT > 500 MEV
  72   //     MT SCALING BELOW (T=160 MEV)
  73   //
  74   const Double_t kp0    = 1.3;
  75   const Double_t kxn    = 8.28;
  76   const Double_t kxlim  = 0.5;
  77   const Double_t kt     = 0.160;
  78   const Double_t kxmpi  = 0.139;
  79   const Double_t kb     = 1.;
  80   Double_t y, y1, xmpi2, ynorm, a;
  81   Double_t x = *px;
  82   //
  83   y1 = TMath::Power(kp0 / (kp0 + kxlim), kxn);
  84   xmpi2 = kxmpi * kxmpi;
  85   ynorm = kb * (TMath::Exp(-sqrt(kxlim * kxlim + xmpi2) / kt ));
  86   a = ynorm / y1;
  87   if (x > kxlim)
  88     y = a * TMath::Power(kp0 / (kp0 + x), kxn);
  89   else
  90     y = kb* TMath::Exp(-sqrt(x * x + xmpi2) / kt);
  91
  92   return y*x;
  93 }
  94
  95 //_____________________________________________________________________________
  96 static Double_t ptscal(Double_t pt, Int_t np)
  97 {
  98     //    SCALING EN MASSE PAR RAPPORT A PTPI
  99     //     MASS PI,K,ETA,RHO,OMEGA,ETA',PHI
 100     const Double_t khm[10] = {.13957,.493,.5488,.769,.7826,.958,1.02,0,0,0};
 101     //     VALUE MESON/PI AT 5 GEV
 102     const Double_t kfmax[10]={1.,0.3,0.55,1.0,1.0,1.0,1.0,0,0,0};
 103     np--;
 104     Double_t f5=TMath::Power(((
 105         sqrt(100.018215)+2.)/(sqrt(100.+khm[np]*khm[np])+2.0)),12.3);
 106     Double_t fmax2=f5/kfmax[np];
 107     // PIONS
 108     Double_t ptpion=100.*ptpi(&pt, (Double_t*) 0);
 109     Double_t fmtscal=TMath::Power(((
 110         sqrt(pt*pt+0.018215)+2.)/ (sqrt(pt*pt+khm[np]*khm[np])+2.0)),12.3)/
 111         fmax2;
 112     return fmtscal*ptpion;
 113 }
 114
 115 //_____________________________________________________________________________
 116 static Double_t ptka( Double_t *px, Double_t *)
 117 {
 118     //
 119     // pt parametrisation for k
 120     //
 121     return ptscal(*px,2);
 122 }
 123
 124
 125 //_____________________________________________________________________________
 126 static Double_t etapic( Double_t *py, Double_t *)
 127 {
 128   //
 129   // eta parametrisation for pi
 130   //
 131     const Double_t ka1    = 4913.;
 132     const Double_t ka2    = 1819.;
 133     const Double_t keta1  = 0.22;
 134     const Double_t keta2  = 3.66;
 135     const Double_t kdeta1 = 1.47;
 136     const Double_t kdeta2 = 1.51;
 137     Double_t y=TMath::Abs(*py);
 138     //
 139     Double_t ex1 = (y-keta1)*(y-keta1)/(2*kdeta1*kdeta1);
 140     Double_t ex2 = (y-keta2)*(y-keta2)/(2*kdeta2*kdeta2);
 141     return ka1*TMath::Exp(-ex1)+ka2*TMath::Exp(-ex2);
 142 }
 143
 144 //_____________________________________________________________________________
 145 static Double_t etakac( Double_t *py, Double_t *)
 146 {
 147     //
 148     // eta parametrisation for ka
 149     //
 150     const Double_t ka1    = 497.6;
 151     const Double_t ka2    = 215.6;
 152     const Double_t keta1  = 0.79;
 153     const Double_t keta2  = 4.09;
 154     const Double_t kdeta1 = 1.54;
 155     const Double_t kdeta2 = 1.40;
 156     Double_t y=TMath::Abs(*py);
 157     //
 158     Double_t ex1 = (y-keta1)*(y-keta1)/(2*kdeta1*kdeta1);
 159     Double_t ex2 = (y-keta2)*(y-keta2)/(2*kdeta2*kdeta2);
 160     return ka1*TMath::Exp(-ex1)+ka2*TMath::Exp(-ex2);
 161 }
 162
 163 //_____________________________________________________________________________
 164 AliGenHIJINGpara::AliGenHIJINGpara()
 165   :AliGenerator()
 166 {
 167     //
 168     // Default constructor
 169     //
 170     fPtpi    =  0;
 171     fPtka    =  0;
 172     fETApic  =  0;
 173     fETAkac  =  0;
 174     fDecayer =  0;
 175     fNt      = -1;
 176     SetCutVertexZ();
 177     SetPtRange();
 178     SetPi0Decays();
 179 }
 180
 181 //_____________________________________________________________________________
 182 AliGenHIJINGpara::AliGenHIJINGpara(Int_t npart)
 183   :AliGenerator(npart)
 184 {
 185   //
 186   // Standard constructor
 187   //
 188     fName="HIJINGpara";
 189     fTitle="HIJING Parametrisation Particle Generator";
 190     fPtpi    =  0;
 191     fPtka    =  0;
 192     fETApic  =  0;
 193     fETAkac  =  0;
 194     fDecayer =  0;
 195     fNt      = -1;
 196     SetCutVertexZ();
 197     SetPtRange();
 198     SetPi0Decays();
 199 }
 200
 201 //_____________________________________________________________________________
 202 AliGenHIJINGpara::~AliGenHIJINGpara()
 203 {
 204   //
 205   // Standard destructor
 206   //
 207     delete fPtpi;
 208     delete fPtka;
 209     delete fETApic;
 210     delete fETAkac;
 211 }
 212
 213 //_____________________________________________________________________________
 214 void AliGenHIJINGpara::Init()
 215 {
 216   //
 217   // Initialise the HIJING parametrisation
 218   //
 219     Float_t etaMin =-TMath::Log(TMath::Tan(
 220         TMath::Min((Double_t)fThetaMax/2,TMath::Pi()/2-1.e-10)));
 221     Float_t etaMax = -TMath::Log(TMath::Tan(
 222         TMath::Max((Double_t)fThetaMin/2,1.e-10)));
 223     fPtpi   = new TF1("ptpi",&ptpi,0,20,0);
 224     fPtka   = new TF1("ptka",&ptka,0,20,0);
 225     fPtpi->SetNpx(1000);
 226     fPtka->SetNpx(1000);
 227     fETApic = new TF1("etapic",&etapic,etaMin,etaMax,0);
 228     fETAkac = new TF1("etakac",&etakac,etaMin,etaMax,0);
 229
 230     TF1 etaPic0("etaPic0",&etapic,-7,7,0);
 231     TF1 etaKac0("etaKac0",&etakac,-7,7,0);
 232
 233     TF1 ptPic0("ptPic0",&ptpi,0.,15.,0);
 234     TF1 ptKac0("ptKac0",&ptka,0.,15.,0);
 235
 236     Float_t intETApi  = etaPic0.Integral(-0.5, 0.5);
 237     Float_t intETAka  = etaKac0.Integral(-0.5, 0.5);
 238     Float_t scalePi   = 7316/(intETApi/1.5);
 239     Float_t scaleKa   =  684/(intETAka/2.0);
 240
 241 //  Fraction of events corresponding to the selected pt-range
 242     Float_t intPt    = (0.877*ptPic0.Integral(0, 15)+
 243                         0.123*ptKac0.Integral(0, 15));
 244     Float_t intPtSel = (0.877*ptPic0.Integral(fPtMin, fPtMax)+
 245                         0.123*ptKac0.Integral(fPtMin, fPtMax));
 246     Float_t ptFrac   = intPtSel/intPt;
 247
 248 //  Fraction of events corresponding to the selected eta-range
 249     Float_t intETASel  = (scalePi*etaPic0.Integral(etaMin, etaMax)+
 250                           scaleKa*etaKac0.Integral(etaMin, etaMax));
 251 //  Fraction of events corresponding to the selected phi-range
 252     Float_t phiFrac    = (fPhiMax-fPhiMin)/2/TMath::Pi();
 253
 254
 255     fParentWeight = Float_t(fNpart)/(intETASel*ptFrac*phiFrac);
 256
 257     if (fAnalog != 0) {
 258         fPtWgtPi = (fPtMax - fPtMin) / fPtpi->Integral(0., 20.);
 259         fPtWgtKa = (fPtMax - fPtMin) / fPtka->Integral(0., 20.);
 260         fParentWeight = Float_t(fNpart)/(intETASel*phiFrac);
 261     }
 262
 263
 264     printf("%s: The number of particles in the selected kinematic region corresponds to %f percent of a full event\n ",
 265            ClassName(),100.*fParentWeight);
 266
 267 // Issue warning message if etaMin or etaMax are outside the alowed range
 268 // of the parametrization
 269     if (etaMin < -8.001 || etaMax > 8.001) {
 270         printf("\n \n WARNING FROM AliGenHIJINGPara !");
 271         printf("\n YOU ARE USING THE PARAMETERISATION OUTSIDE ");
 272         printf("\n THE ALLOWED PSEUDORAPIDITY RANGE (-8. - 8.)");
 273         printf("\n YOUR LIMITS: %f %f \n \n ", etaMin, etaMax);
 274     }
 275 //
 276 //
 277     if (fPi0Decays && gMC)
 278         fDecayer = gMC->GetDecayer();
 279 }
 280
 281
 282 //_____________________________________________________________________________
 283 void AliGenHIJINGpara::Generate()
 284 {
 285   //
 286   // Generate one trigger
 287   //
 288
 289
 290     const Float_t kRaKpic=0.14;
 291     const Float_t kBorne=1/(1+kRaKpic);
 292     Float_t polar[3]= {0,0,0};
 293     //
 294     const Int_t kPions[3] = {kPi0, kPiPlus, kPiMinus};
 295     const Int_t kKaons[4] = {kK0Long, kK0Short, kKPlus, kKMinus};
 296     //
 297     Float_t origin[3];
 298     Float_t pt, pl, ptot, wgt;
 299     Float_t phi, theta;
 300     Float_t p[3];
 301     Int_t i, part, j;
 302     //
 303     TF1 *ptf;
 304     TF1 *etaf;
 305     //
 306     Float_t random[6];
 307     //
 308     for (j=0;j<3;j++) origin[j]=fOrigin[j];
 309
 310     if(fVertexSmear == kPerEvent) {
 311         Vertex();
 312         for (j=0; j < 3; j++) origin[j] = fVertex[j];
 313     } // if kPerEvent
 314     TArrayF eventVertex;
 315     eventVertex.Set(3);
 316     eventVertex[0] = origin[0];
 317     eventVertex[1] = origin[1];
 318     eventVertex[2] = origin[2];
 319
 320     for(i=0;i<fNpart;i++) {
 321         while(1) {
 322             Rndm(random,4);
 323             if(random[0]<kBorne) {
 324                 part=kPions[Int_t (random[1]*3)];
 325                 ptf=fPtpi;
 326                 etaf=fETApic;
 327                 wgt = fPtWgtPi;
 328             } else {
 329                 part=kKaons[Int_t (random[1]*4)];
 330                 ptf=fPtka;
 331                 etaf=fETAkac;
 332                 wgt = fPtWgtKa;
 333             }
 334             phi=fPhiMin+random[2]*(fPhiMax-fPhiMin);
 335             theta=2*TMath::ATan(TMath::Exp(-etaf->GetRandom()));
 336             if(theta<fThetaMin || theta>fThetaMax) continue;
 337
 338             if (fAnalog == 0) {
 339                 pt = ptf->GetRandom();
 340             } else {
 341                 pt = fPtMin + random[3] * (fPtMax - fPtMin);
 342             }
 343
 344
 345             pl=pt/TMath::Tan(theta);
 346             ptot=TMath::Sqrt(pt*pt+pl*pl);
 347             if(ptot<fPMin || ptot>fPMax) continue;
 348             p[0]=pt*TMath::Cos(phi);
 349             p[1]=pt*TMath::Sin(phi);
 350             p[2]=pl;
 351             if(fVertexSmear==kPerTrack) {
 352                 Rndm(random,6);
 353                 for (j=0;j<3;j++) {
 354                     origin[j]=fOrigin[j]+fOsigma[j]*TMath::Cos(2*random[2*j]*TMath::Pi())*
 355                         TMath::Sqrt(-2*TMath::Log(random[2*j+1]));
 356                 }
 357             }
 358
 359             if (fAnalog == 0) {
 360                 wgt = fParentWeight;
 361             } else {
 362                 wgt *= (fParentWeight * ptf->Eval(pt));
 363             }
 364
 365
 366             if (part == kPi0 && fPi0Decays){
 367 //
 368 //          Decay pi0 if requested
 369                 PushTrack(0,-1,part,p,origin,polar,0,kPPrimary,fNt,fParentWeight);
 370                 KeepTrack(fNt);
 371                 DecayPi0(origin, p);
 372             } else {
 373                 PushTrack(fTrackIt,-1,part,p,origin,polar,0,kPPrimary,fNt,fParentWeight);
 374                 KeepTrack(fNt);
 375             }
 376
 377             break;
 378         }
 379         SetHighWaterMark(fNt);
 380     }
 381 //
 382
 383 // Header
 384     AliGenEventHeader* header = new AliGenEventHeader("HIJINGparam");
 385 // Event Vertex
 386     header->SetPrimaryVertex(eventVertex);
 387     gAlice->SetGenEventHeader(header);
 388 }
 389
 390 void AliGenHIJINGpara::SetPtRange(Float_t ptmin, Float_t ptmax) {
 391     AliGenerator::SetPtRange(ptmin, ptmax);
 392 }
 393
 394 void AliGenHIJINGpara::DecayPi0(Float_t* orig, Float_t * p)
 395 {
 396 //
 397 //    Decay the pi0
 398 //    and put decay products on the stack
 399 //
 400     static TClonesArray *particles;
 401     if(!particles) particles = new TClonesArray("TParticle",1000);
 402 //
 403     const Float_t kMass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(kPi0)->Mass();
 404     Float_t       e     = TMath::Sqrt(p[0] * p[0] + p[1] * p[1] + p[2] * p[2]+ kMass * kMass);
 405 //
 406 //  Decay the pi0
 407     TLorentzVector pmom(p[0], p[1], p[2], e);
 408     fDecayer->Decay(kPi0, &pmom);
 409
 410 //
 411 // Put decay particles on the stack
 412 //
 413     Float_t polar[3] = {0., 0., 0.};
 414     Int_t np = fDecayer->ImportParticles(particles);
 415     Int_t nt;
 416     for (Int_t i = 1; i < np; i++)
 417     {
 418         TParticle* iParticle =  (TParticle *) particles->At(i);
 419         p[0] = iParticle->Px();
 420         p[1] = iParticle->Py();
 421         p[2] = iParticle->Pz();
 422         Int_t part = iParticle->GetPdgCode();
 423
 424         PushTrack(fTrackIt, fNt, part, p, orig, polar, 0, kPDecay, nt, fParentWeight);
 425         KeepTrack(nt);
 426     }
 427     fNt = nt;
 428 }
 429
 430 void AliGenHIJINGpara::Copy(TObject &) const
 431 {
 432   Fatal("Copy","Not implemented!\n");
 433 }
 434
 435
 436 void AliGenHIJINGpara::Draw( const char * /*opt*/)
 437 {
 438     //
 439     // Draw the pT and y Distributions
 440     //
 441      TCanvas *c0 = new TCanvas("c0","Canvas 0",400,10,600,700);
 442      c0->Divide(2,1);
 443      c0->cd(1);
 444      fPtpi->Draw();
 445      fPtpi->GetHistogram()->SetXTitle("p_{T} (GeV)");
 446      c0->cd(2);
 447      fPtka->Draw();
 448      fPtka->GetHistogram()->SetXTitle("p_{T} (GeV)");
 449
 450 }