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 <TCanvas.h>
  42 #include <TClonesArray.h>
  43 #include <TDatabasePDG.h>
  44 #include <TF1.h>
  45 #include <TH1.h>
  46 #include <TPDGCode.h>
  47 #include <TParticle.h>
  48 #include <TROOT.h>
  49 #include <TVirtualMC.h>
  50
  51 #include "AliConst.h"
  52 #include "AliDecayer.h"
  53 #include "AliGenEventHeader.h"
  54 #include "AliGenHIJINGpara.h"
  55 #include "AliLog.h"
  56 #include "AliRun.h"
  57
  58 ClassImp(AliGenHIJINGpara)
  59
  60
  61
  62 //_____________________________________________________________________________
  63 static Double_t ptpi(const Double_t *px, const Double_t *)
  64 {
  65   //
  66   //     PT-PARAMETERIZATION CDF, PRL 61(88) 1819
  67   //     POWER LAW FOR PT > 500 MEV
  68   //     MT SCALING BELOW (T=160 MEV)
  69   //
  70   const Double_t kp0    = 1.3;
  71   const Double_t kxn    = 8.28;
  72   const Double_t kxlim  = 0.5;
  73   const Double_t kt     = 0.160;
  74   const Double_t kxmpi  = 0.139;
  75   const Double_t kb     = 1.;
  76   Double_t y, y1, xmpi2, ynorm, a;
  77   Double_t x = *px;
  78   //
  79   y1 = TMath::Power(kp0 / (kp0 + kxlim), kxn);
  80   xmpi2 = kxmpi * kxmpi;
  81   ynorm = kb * (TMath::Exp(-sqrt(kxlim * kxlim + xmpi2) / kt ));
  82   a = ynorm / y1;
  83   if (x > kxlim)
  84     y = a * TMath::Power(kp0 / (kp0 + x), kxn);
  85   else
  86     y = kb* TMath::Exp(-sqrt(x * x + xmpi2) / kt);
  87
  88   return y*x;
  89 }
  90
  91 //_____________________________________________________________________________
  92 static Double_t ptscal(Double_t pt, Int_t np)
  93 {
  94     //    SCALING EN MASSE PAR RAPPORT A PTPI
  95     //     MASS PI,K,ETA,RHO,OMEGA,ETA',PHI
  96     const Double_t khm[10] = {.13957,.493,.5488,.769,.7826,.958,1.02,0,0,0};
  97     //     VALUE MESON/PI AT 5 GEV
  98     const Double_t kfmax[10]={1.,0.3,0.55,1.0,1.0,1.0,1.0,0,0,0};
  99     np--;
 100     Double_t f5=TMath::Power(((
 101         sqrt(100.018215)+2.)/(sqrt(100.+khm[np]*khm[np])+2.0)),12.3);
 102     Double_t fmax2=f5/kfmax[np];
 103     // PIONS
 104     Double_t ptpion=100.*ptpi(&pt, (Double_t*) 0);
 105     Double_t fmtscal=TMath::Power(((
 106         sqrt(pt*pt+0.018215)+2.)/ (sqrt(pt*pt+khm[np]*khm[np])+2.0)),12.3)/
 107         fmax2;
 108     return fmtscal*ptpion;
 109 }
 110
 111 //_____________________________________________________________________________
 112 static Double_t ptka( Double_t *px, Double_t *)
 113 {
 114     //
 115     // pt parametrisation for k
 116     //
 117     return ptscal(*px,2);
 118 }
 119
 120
 121 //_____________________________________________________________________________
 122 static Double_t etapic( Double_t *py, Double_t *)
 123 {
 124   //
 125   // eta parametrisation for pi
 126   //
 127     const Double_t ka1    = 4913.;
 128     const Double_t ka2    = 1819.;
 129     const Double_t keta1  = 0.22;
 130     const Double_t keta2  = 3.66;
 131     const Double_t kdeta1 = 1.47;
 132     const Double_t kdeta2 = 1.51;
 133     Double_t y=TMath::Abs(*py);
 134     //
 135     Double_t ex1 = (y-keta1)*(y-keta1)/(2*kdeta1*kdeta1);
 136     Double_t ex2 = (y-keta2)*(y-keta2)/(2*kdeta2*kdeta2);
 137     return ka1*TMath::Exp(-ex1)+ka2*TMath::Exp(-ex2);
 138 }
 139
 140 //_____________________________________________________________________________
 141 static Double_t etakac( Double_t *py, Double_t *)
 142 {
 143     //
 144     // eta parametrisation for ka
 145     //
 146     const Double_t ka1    = 497.6;
 147     const Double_t ka2    = 215.6;
 148     const Double_t keta1  = 0.79;
 149     const Double_t keta2  = 4.09;
 150     const Double_t kdeta1 = 1.54;
 151     const Double_t kdeta2 = 1.40;
 152     Double_t y=TMath::Abs(*py);
 153     //
 154     Double_t ex1 = (y-keta1)*(y-keta1)/(2*kdeta1*kdeta1);
 155     Double_t ex2 = (y-keta2)*(y-keta2)/(2*kdeta2*kdeta2);
 156     return ka1*TMath::Exp(-ex1)+ka2*TMath::Exp(-ex2);
 157 }
 158
 159 //_____________________________________________________________________________
 160 AliGenHIJINGpara::AliGenHIJINGpara()
 161     :AliGenerator(),
 162         fNt(-1),
 163         fNpartProd(0),
 164         fPi0Decays(kFALSE),
 165         fPtWgtPi(0.),
 166         fPtWgtKa(0.),
 167         fPtpi(0),
 168         fPtka(0),
 169         fETApic(0),
 170         fETAkac(0),
 171         fDecayer(0)
 172 {
 173     //
 174     // Default constructor
 175     //
 176     SetCutVertexZ();
 177     SetPtRange();
 178 }
 179
 180 //_____________________________________________________________________________
 181 AliGenHIJINGpara::AliGenHIJINGpara(Int_t npart)
 182     :AliGenerator(npart),
 183         fNt(-1),
 184         fNpartProd(npart),
 185         fPi0Decays(kFALSE),
 186         fPtWgtPi(0.),
 187         fPtWgtKa(0.),
 188         fPtpi(0),
 189         fPtka(0),
 190         fETApic(0),
 191         fETAkac(0),
 192         fDecayer(0)
 193 {
 194   //
 195   // Standard constructor
 196   //
 197     fName="HIJINGpara";
 198     fTitle="HIJING Parametrisation Particle Generator";
 199     SetCutVertexZ();
 200     SetPtRange();
 201 }
 202
 203 //_____________________________________________________________________________
 204 AliGenHIJINGpara::~AliGenHIJINGpara()
 205 {
 206   //
 207   // Standard destructor
 208   //
 209     delete fPtpi;
 210     delete fPtka;
 211     delete fETApic;
 212     delete fETAkac;
 213 }
 214
 215 //_____________________________________________________________________________
 216 void AliGenHIJINGpara::Init()
 217 {
 218   //
 219   // Initialise the HIJING parametrisation
 220   //
 221     Float_t etaMin =-TMath::Log(TMath::Tan(
 222         TMath::Min((Double_t)fThetaMax/2,TMath::Pi()/2-1.e-10)));
 223     Float_t etaMax = -TMath::Log(TMath::Tan(
 224         TMath::Max((Double_t)fThetaMin/2,1.e-10)));
 225     fPtpi   = new TF1("ptpi",&ptpi,0,20,0);
 226     gROOT->GetListOfFunctions()->Remove(fPtpi);
 227     fPtka   = new TF1("ptka",&ptka,0,20,0);
 228     gROOT->GetListOfFunctions()->Remove(fPtka);
 229     fPtpi->SetNpx(1000);
 230     fPtka->SetNpx(1000);
 231     fETApic = new TF1("etapic",&etapic,etaMin,etaMax,0);
 232     gROOT->GetListOfFunctions()->Remove(fETApic);
 233     fETAkac = new TF1("etakac",&etakac,etaMin,etaMax,0);
 234     gROOT->GetListOfFunctions()->Remove(fETAkac);
 235
 236     TF1 etaPic0("etaPic0",&etapic,-7,7,0);
 237     TF1 etaKac0("etaKac0",&etakac,-7,7,0);
 238
 239     TF1 ptPic0("ptPic0",&ptpi,0.,15.,0);
 240     TF1 ptKac0("ptKac0",&ptka,0.,15.,0);
 241
 242     Float_t intETApi  = etaPic0.Integral(-0.5, 0.5);
 243     Float_t intETAka  = etaKac0.Integral(-0.5, 0.5);
 244     Float_t scalePi   = 7316/(intETApi/1.5);
 245     Float_t scaleKa   =  684/(intETAka/2.0);
 246
 247 //  Fraction of events corresponding to the selected pt-range
 248     Float_t intPt    = (0.877*ptPic0.Integral(0, 15)+
 249                         0.123*ptKac0.Integral(0, 15));
 250     Float_t intPtSel = (0.877*ptPic0.Integral(fPtMin, fPtMax)+
 251                         0.123*ptKac0.Integral(fPtMin, fPtMax));
 252     Float_t ptFrac   = intPtSel/intPt;
 253
 254 //  Fraction of events corresponding to the selected eta-range
 255     Float_t intETASel  = (scalePi*etaPic0.Integral(etaMin, etaMax)+
 256                           scaleKa*etaKac0.Integral(etaMin, etaMax));
 257 //  Fraction of events corresponding to the selected phi-range
 258     Float_t phiFrac    = (fPhiMax-fPhiMin)/2/TMath::Pi();
 259
 260
 261     fParentWeight = (intETASel*ptFrac*phiFrac) / Float_t(fNpart);
 262
 263     if (fAnalog != 0) {
 264         fPtWgtPi = (fPtMax - fPtMin) / fPtpi->Integral(0., 20.);
 265         fPtWgtKa = (fPtMax - fPtMin) / fPtka->Integral(0., 20.);
 266         fParentWeight = (intETASel*phiFrac) / Float_t(fNpart);
 267     }
 268
 269
 270     AliInfo(Form("The number of particles in the selected kinematic region corresponds to %f percent of a full event",
 271                  100./ fParentWeight));
 272
 273 // Issue warning message if etaMin or etaMax are outside the alowed range
 274 // of the parametrization
 275     if (etaMin < -8.001 || etaMax > 8.001) {
 276         AliWarning("\nYOU ARE USING THE PARAMETERISATION OUTSIDE ");
 277         AliWarning("THE ALLOWED PSEUDORAPIDITY RANGE (-8. - 8.)");
 278         AliWarning(Form("YOUR LIMITS: %f %f \n ", etaMin, etaMax));
 279     }
 280 //
 281 //
 282     if (fPi0Decays && gMC)
 283         fDecayer = gMC->GetDecayer();
 284
 285     if (fPi0Decays)
 286     {
 287         fDecayer->SetForceDecay(kNeutralPion);
 288         fDecayer->Init();
 289     }
 290
 291 }
 292
 293
 294 //_____________________________________________________________________________
 295 void AliGenHIJINGpara::Generate()
 296 {
 297   //
 298   // Generate one trigger
 299   //
 300
 301
 302     const Float_t kRaKpic=0.14;
 303     const Float_t kBorne=1/(1+kRaKpic);
 304     Float_t polar[3]= {0,0,0};
 305     //
 306     const Int_t kPions[3] = {kPi0, kPiPlus, kPiMinus};
 307     const Int_t kKaons[4] = {kK0Long, kK0Short, kKPlus, kKMinus};
 308     //
 309     Float_t origin[3];
 310     Float_t time;
 311     Float_t pt, pl, ptot, wgt;
 312     Float_t phi, theta;
 313     Float_t p[3];
 314     Int_t i, part, j;
 315     //
 316     TF1 *ptf;
 317     TF1 *etaf;
 318     //
 319     Float_t random[6];
 320     //
 321     for (j=0;j<3;j++) origin[j]=fOrigin[j];
 322     time = fTimeOrigin;
 323
 324     if(fVertexSmear == kPerEvent) {
 325         Vertex();
 326         for (j=0; j < 3; j++) origin[j] = fVertex[j];
 327         time = fTime;
 328     } // if kPerEvent
 329     TArrayF eventVertex;
 330     eventVertex.Set(3);
 331     eventVertex[0] = origin[0];
 332     eventVertex[1] = origin[1];
 333     eventVertex[2] = origin[2];
 334     Float_t eventTime = time;
 335
 336     for(i=0;i<fNpart;i++) {
 337         while(1) {
 338             Rndm(random,4);
 339             if(random[0]<kBorne) {
 340                 part=kPions[Int_t (random[1]*3)];
 341                 ptf=fPtpi;
 342                 etaf=fETApic;
 343                 wgt = fPtWgtPi;
 344             } else {
 345                 part=kKaons[Int_t (random[1]*4)];
 346                 ptf=fPtka;
 347                 etaf=fETAkac;
 348                 wgt = fPtWgtKa;
 349             }
 350             phi=fPhiMin+random[2]*(fPhiMax-fPhiMin);
 351             theta=2*TMath::ATan(TMath::Exp(-etaf->GetRandom()));
 352             if(theta<fThetaMin || theta>fThetaMax) continue;
 353
 354             if (fAnalog == 0) {
 355                 pt = ptf->GetRandom();
 356             } else {
 357                 pt = fPtMin + random[3] * (fPtMax - fPtMin);
 358             }
 359
 360
 361             pl=pt/TMath::Tan(theta);
 362             ptot=TMath::Sqrt(pt*pt+pl*pl);
 363             if(ptot<fPMin || ptot>fPMax) continue;
 364             p[0]=pt*TMath::Cos(phi);
 365             p[1]=pt*TMath::Sin(phi);
 366             p[2]=pl;
 367             if(fVertexSmear==kPerTrack) {
 368                 Rndm(random,6);
 369                 for (j=0;j<3;j++) {
 370                     origin[j]=fOrigin[j]+fOsigma[j]*TMath::Cos(2*random[2*j]*TMath::Pi())*
 371                         TMath::Sqrt(-2*TMath::Log(random[2*j+1]));
 372                 }
 373                 Rndm(random,2);
 374                 time = fTimeOrigin + fOsigma[2]/TMath::Ccgs()*
 375                   TMath::Cos(2*random[0]*TMath::Pi())*
 376                   TMath::Sqrt(-2*TMath::Log(random[1]));
 377             }
 378
 379             if (fAnalog == 0) {
 380                 wgt = fParentWeight;
 381             } else {
 382                 wgt *= (fParentWeight * ptf->Eval(pt));
 383             }
 384
 385
 386             if (part == kPi0 && fPi0Decays){
 387 //
 388 //          Decay pi0 if requested
 389                 PushTrack(0,-1,part,p,origin,polar,time,kPPrimary,fNt,wgt);
 390                 KeepTrack(fNt);
 391                 DecayPi0(origin, p, time);
 392             } else {
 393       // printf("fNt %d", fNt);
 394                 PushTrack(fTrackIt,-1,part,p,origin,polar,time,kPPrimary,fNt,wgt);
 395
 396                 KeepTrack(fNt);
 397             }
 398
 399             break;
 400         }
 401         SetHighWaterMark(fNt);
 402     }
 403 //
 404
 405 // Header
 406     AliGenEventHeader* header = new AliGenEventHeader("HIJINGparam");
 407 // Event Vertex
 408     header->SetPrimaryVertex(eventVertex);
 409     header->SetInteractionTime(eventTime);
 410     header->SetNProduced(fNpartProd);
 411     gAlice->SetGenEventHeader(header);
 412 }
 413
 414 void AliGenHIJINGpara::SetPtRange(Float_t ptmin, Float_t ptmax) {
 415     AliGenerator::SetPtRange(ptmin, ptmax);
 416 }
 417
 418 void AliGenHIJINGpara::DecayPi0(Float_t* orig, Float_t * p, Float_t time)
 419 {
 420 //
 421 //    Decay the pi0
 422 //    and put decay products on the stack
 423 //
 424     static TClonesArray *particles;
 425     if(!particles) particles = new TClonesArray("TParticle",1000);
 426 //
 427     const Float_t kMass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(kPi0)->Mass();
 428     Float_t       e     = TMath::Sqrt(p[0] * p[0] + p[1] * p[1] + p[2] * p[2]+ kMass * kMass);
 429 //
 430 //  Decay the pi0
 431     TLorentzVector pmom(p[0], p[1], p[2], e);
 432     fDecayer->Decay(kPi0, &pmom);
 433
 434 //
 435 // Put decay particles on the stack
 436 //
 437     Float_t polar[3] = {0., 0., 0.};
 438     Int_t np = fDecayer->ImportParticles(particles);
 439     fNpartProd += (np-1);
 440     Int_t nt = 0;
 441     for (Int_t i = 1; i < np; i++)
 442     {
 443         TParticle* iParticle =  (TParticle *) particles->At(i);
 444         p[0] = iParticle->Px();
 445         p[1] = iParticle->Py();
 446         p[2] = iParticle->Pz();
 447         Int_t part = iParticle->GetPdgCode();
 448
 449         PushTrack(fTrackIt, fNt, part, p, orig, polar, time, kPDecay, nt, fParentWeight);
 450         KeepTrack(nt);
 451     }
 452     fNt = nt;
 453 }
 454
 455 void AliGenHIJINGpara::Draw( const char * /*opt*/)
 456 {
 457     //
 458     // Draw the pT and y Distributions
 459     //
 460      TCanvas *c0 = new TCanvas("c0","Canvas 0",400,10,600,700);
 461      c0->Divide(2,1);
 462      c0->cd(1);
 463      fPtpi->Draw();
 464      fPtpi->GetHistogram()->SetXTitle("p_{T} (GeV)");
 465      c0->cd(2);
 466      fPtka->Draw();
 467      fPtka->GetHistogram()->SetXTitle("p_{T} (GeV)");
 468
 469 }