Converting PWG/TRD to native cmake
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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 && TVirtualMC::GetMC())
283         fDecayer = TVirtualMC::GetMC()->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     if (fContainer) {
412       header->SetName(fName);
413       fContainer->AddHeader(header);
414     } else {
415       gAlice->SetGenEventHeader(header);        
416     }
417 }
418
419 void AliGenHIJINGpara::SetPtRange(Float_t ptmin, Float_t ptmax) {
420     AliGenerator::SetPtRange(ptmin, ptmax);
421 }
422
423 void AliGenHIJINGpara::DecayPi0(Float_t* orig, Float_t * p, Float_t time) 
424 {
425 //
426 //    Decay the pi0
427 //    and put decay products on the stack
428 //
429     static TClonesArray *particles;
430     if(!particles) particles = new TClonesArray("TParticle",1000);
431 //    
432     const Float_t kMass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(kPi0)->Mass();
433     Float_t       e     = TMath::Sqrt(p[0] * p[0] + p[1] * p[1] + p[2] * p[2]+ kMass * kMass);
434 //
435 //  Decay the pi0    
436     TLorentzVector pmom(p[0], p[1], p[2], e);
437     fDecayer->Decay(kPi0, &pmom);
438     
439 //
440 // Put decay particles on the stack
441 //
442     Float_t polar[3] = {0., 0., 0.};
443     Int_t np = fDecayer->ImportParticles(particles);
444     fNpartProd += (np-1);
445     Int_t nt = 0;    
446     for (Int_t i = 1; i < np; i++)
447     {
448         TParticle* iParticle =  (TParticle *) particles->At(i);
449         p[0] = iParticle->Px();
450         p[1] = iParticle->Py();
451         p[2] = iParticle->Pz();
452         Int_t part = iParticle->GetPdgCode();
453
454         PushTrack(fTrackIt, fNt, part, p, orig, polar, time, kPDecay, nt, fParentWeight);
455         KeepTrack(nt);
456     }
457     fNt = nt;
458 }
459
460 void AliGenHIJINGpara::Draw( const char * /*opt*/)
461 {
462     //
463     // Draw the pT and y Distributions
464     //
465      TCanvas *c0 = new TCanvas("c0","Canvas 0",400,10,600,700);
466      c0->Divide(2,1);
467      c0->cd(1);
468      fPtpi->Draw();
469      fPtpi->GetHistogram()->SetXTitle("p_{T} (GeV)");     
470      c0->cd(2);
471      fPtka->Draw();
472      fPtka->GetHistogram()->SetXTitle("p_{T} (GeV)");     
473
474 }