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 <TParticle.h>
  45 #include <TPDGCode.h>
  46
  47 #include "AliConst.h"
  48 #include "AliDecayer.h"
  49 #include "AliGenEventHeader.h"
  50 #include "AliGenHIJINGpara.h"
  51 #include "AliRun.h"
  52
  53 ClassImp(AliGenHIJINGpara)
  54
  55 AliGenHIJINGpara::AliGenHIJINGpara(const AliGenHIJINGpara & para)
  56 {
  57 // copy constructor
  58 }
  59
  60 //_____________________________________________________________________________
  61 static Double_t ptpi(Double_t *px, Double_t *)
  62 {
  63   //
  64   //     PT-PARAMETERIZATION CDF, PRL 61(88) 1819
  65   //     POWER LAW FOR PT > 500 MEV
  66   //     MT SCALING BELOW (T=160 MEV)
  67   //
  68   const Double_t kp0 = 1.3;
  69   const Double_t kxn = 8.28;
  70   const Double_t kxlim=0.5;
  71   const Double_t kt=0.160;
  72   const Double_t kxmpi=0.139;
  73   const Double_t kb=1.;
  74   Double_t y, y1, xmpi2, ynorm, a;
  75   Double_t x=*px;
  76   //
  77   y1=TMath::Power(kp0/(kp0+kxlim),kxn);
  78   xmpi2=kxmpi*kxmpi;
  79   ynorm=kb*(TMath::Exp(-sqrt(kxlim*kxlim+xmpi2)/kt));
  80   a=ynorm/y1;
  81   if (x > kxlim)
  82     y=a*TMath::Power(kp0/(kp0+x),kxn);
  83   else
  84     y=kb*TMath::Exp(-sqrt(x*x+xmpi2)/kt);
  85   return y*x;
  86 }
  87
  88 //_____________________________________________________________________________
  89 static Double_t ptscal(Double_t pt, Int_t np)
  90 {
  91     //    SCALING EN MASSE PAR RAPPORT A PTPI
  92     //     MASS PI,K,ETA,RHO,OMEGA,ETA',PHI
  93     const Double_t khm[10] = {.13957,.493,.5488,.769,.7826,.958,1.02,0,0,0};
  94     //     VALUE MESON/PI AT 5 GEV
  95     const Double_t kfmax[10]={1.,0.3,0.55,1.0,1.0,1.0,1.0,0,0,0};
  96     np--;
  97     Double_t f5=TMath::Power(((
  98         sqrt(100.018215)+2.)/(sqrt(100.+khm[np]*khm[np])+2.0)),12.3);
  99     Double_t fmax2=f5/kfmax[np];
 100     // PIONS
 101     Double_t ptpion=100.*ptpi(&pt, (Double_t*) 0);
 102     Double_t fmtscal=TMath::Power(((
 103         sqrt(pt*pt+0.018215)+2.)/ (sqrt(pt*pt+khm[np]*khm[np])+2.0)),12.3)/
 104         fmax2;
 105     return fmtscal*ptpion;
 106 }
 107
 108 //_____________________________________________________________________________
 109 static Double_t ptka( Double_t *px, Double_t *)
 110 {
 111     //
 112     // pt parametrisation for k
 113     //
 114     return ptscal(*px,2);
 115 }
 116
 117
 118 //_____________________________________________________________________________
 119 static Double_t etapic( Double_t *py, Double_t *)
 120 {
 121   //
 122   // eta parametrisation for pi
 123   //
 124     const Double_t ka1    = 4913.;
 125     const Double_t ka2    = 1819.;
 126     const Double_t keta1  = 0.22;
 127     const Double_t keta2  = 3.66;
 128     const Double_t kdeta1 = 1.47;
 129     const Double_t kdeta2 = 1.51;
 130     Double_t y=TMath::Abs(*py);
 131     //
 132     Double_t ex1 = (y-keta1)*(y-keta1)/(2*kdeta1*kdeta1);
 133     Double_t ex2 = (y-keta2)*(y-keta2)/(2*kdeta2*kdeta2);
 134     return ka1*TMath::Exp(-ex1)+ka2*TMath::Exp(-ex2);
 135 }
 136
 137 //_____________________________________________________________________________
 138 static Double_t etakac( Double_t *py, Double_t *)
 139 {
 140     //
 141     // eta parametrisation for ka
 142     //
 143     const Double_t ka1    = 497.6;
 144     const Double_t ka2    = 215.6;
 145     const Double_t keta1  = 0.79;
 146     const Double_t keta2  = 4.09;
 147     const Double_t kdeta1 = 1.54;
 148     const Double_t kdeta2 = 1.40;
 149     Double_t y=TMath::Abs(*py);
 150     //
 151     Double_t ex1 = (y-keta1)*(y-keta1)/(2*kdeta1*kdeta1);
 152     Double_t ex2 = (y-keta2)*(y-keta2)/(2*kdeta2*kdeta2);
 153     return ka1*TMath::Exp(-ex1)+ka2*TMath::Exp(-ex2);
 154 }
 155
 156 //_____________________________________________________________________________
 157 AliGenHIJINGpara::AliGenHIJINGpara()
 158   :AliGenerator()
 159 {
 160     //
 161     // Default constructor
 162     //
 163     fPtpi    =  0;
 164     fPtka    =  0;
 165     fETApic  =  0;
 166     fETAkac  =  0;
 167     fDecayer =  0;
 168     fNt      = -1;
 169     SetCutVertexZ();
 170     SetPtRange();
 171     SetPi0Decays();
 172 }
 173
 174 //_____________________________________________________________________________
 175 AliGenHIJINGpara::AliGenHIJINGpara(Int_t npart)
 176   :AliGenerator(npart)
 177 {
 178   //
 179   // Standard constructor
 180   //
 181     fName="HIJINGpara";
 182     fTitle="HIJING Parametrisation Particle Generator";
 183     fPtpi    =  0;
 184     fPtka    =  0;
 185     fETApic  =  0;
 186     fETAkac  =  0;
 187     fDecayer =  0;
 188     fNt      = -1;
 189     SetCutVertexZ();
 190     SetPtRange();
 191     SetPi0Decays();
 192 }
 193
 194 //_____________________________________________________________________________
 195 AliGenHIJINGpara::~AliGenHIJINGpara()
 196 {
 197   //
 198   // Standard destructor
 199   //
 200     delete fPtpi;
 201     delete fPtka;
 202     delete fETApic;
 203     delete fETAkac;
 204 }
 205
 206 //_____________________________________________________________________________
 207 void AliGenHIJINGpara::Init()
 208 {
 209   //
 210   // Initialise the HIJING parametrisation
 211   //
 212     Float_t etaMin =-TMath::Log(TMath::Tan(
 213         TMath::Min((Double_t)fThetaMax/2,TMath::Pi()/2-1.e-10)));
 214     Float_t etaMax = -TMath::Log(TMath::Tan(
 215         TMath::Max((Double_t)fThetaMin/2,1.e-10)));
 216     fPtpi   = new TF1("ptpi",&ptpi,0,20,0);
 217     fPtka   = new TF1("ptka",&ptka,0,20,0);
 218     fETApic = new TF1("etapic",&etapic,etaMin,etaMax,0);
 219     fETAkac = new TF1("etakac",&etakac,etaMin,etaMax,0);
 220
 221     TF1 etaPic0("etapic",&etapic,-7,7,0);
 222     TF1 etaKac0("etakac",&etakac,-7,7,0);
 223
 224     TF1 ptPic0("ptpi",&ptpi,0.,15.,0);
 225     TF1 ptKac0("ptka",&ptka,0.,15.,0);
 226
 227     Float_t intETApi  = etaPic0.Integral(-0.5, 0.5);
 228     Float_t intETAka  = etaKac0.Integral(-0.5, 0.5);
 229     Float_t scalePi   = 7316/(intETApi/1.5);
 230     Float_t scaleKa   =  684/(intETAka/2.0);
 231
 232 //  Fraction of events corresponding to the selected pt-range
 233     Float_t intPt    = (0.877*ptPic0.Integral(0, 15)+
 234                         0.123*ptKac0.Integral(0, 15));
 235     Float_t intPtSel = (0.877*ptPic0.Integral(fPtMin, fPtMax)+
 236                         0.123*ptKac0.Integral(fPtMin, fPtMax));
 237     Float_t ptFrac   = intPtSel/intPt;
 238
 239 //  Fraction of events corresponding to the selected eta-range
 240     Float_t intETASel  = (scalePi*etaPic0.Integral(etaMin, etaMax)+
 241                           scaleKa*etaKac0.Integral(etaMin, etaMax));
 242 //  Fraction of events corresponding to the selected phi-range
 243     Float_t phiFrac    = (fPhiMax-fPhiMin)/2/TMath::Pi();
 244
 245     fParentWeight = Float_t(fNpart)/(intETASel*ptFrac*phiFrac);
 246
 247     printf("%s: The number of particles in the selected kinematic region corresponds to %f percent of a full event\n ",
 248            ClassName(),100.*fParentWeight);
 249
 250 // Issue warning message if etaMin or etaMax are outside the alowed range
 251 // of the parametrization
 252     if (etaMin < -8.001 || etaMax > 8.001) {
 253         printf("\n \n WARNING FROM AliGenHIJINGPara !");
 254         printf("\n YOU ARE USING THE PARAMETERISATION OUTSIDE ");
 255         printf("\n THE ALLOWED PSEUDORAPIDITY RANGE (-8. - 8.)");
 256         printf("\n YOUR LIMITS: %f %f \n \n ", etaMin, etaMax);
 257     }
 258 //
 259 //
 260     if (fPi0Decays && gMC)
 261         fDecayer = gMC->GetDecayer();
 262 }
 263
 264
 265 //_____________________________________________________________________________
 266 void AliGenHIJINGpara::Generate()
 267 {
 268   //
 269   // Generate one trigger
 270   //
 271
 272
 273     const Float_t kRaKpic=0.14;
 274     const Float_t kBorne=1/(1+kRaKpic);
 275     Float_t polar[3]= {0,0,0};
 276     //
 277     const Int_t kPions[3] = {kPi0, kPiPlus, kPiMinus};
 278     const Int_t kKaons[4] = {kK0Long, kK0Short, kKPlus, kKMinus};
 279     //
 280     Float_t origin[3];
 281     Float_t pt, pl, ptot;
 282     Float_t phi, theta;
 283     Float_t p[3];
 284     Int_t i, part, j;
 285     //
 286     TF1 *ptf;
 287     TF1 *etaf;
 288     //
 289     Float_t random[6];
 290     //
 291     for (j=0;j<3;j++) origin[j]=fOrigin[j];
 292
 293     if(fVertexSmear == kPerEvent) {
 294         Vertex();
 295         for (j=0; j < 3; j++) origin[j] = fVertex[j];
 296     } // if kPerEvent
 297     TArrayF eventVertex;
 298     eventVertex.Set(3);
 299     eventVertex[0] = origin[0];
 300     eventVertex[1] = origin[1];
 301     eventVertex[2] = origin[2];
 302
 303     for(i=0;i<fNpart;i++) {
 304         while(1) {
 305             Rndm(random,3);
 306             if(random[0]<kBorne) {
 307                 part=kPions[Int_t (random[1]*3)];
 308                 ptf=fPtpi;
 309                 etaf=fETApic;
 310             } else {
 311                 part=kKaons[Int_t (random[1]*4)];
 312                 ptf=fPtka;
 313                 etaf=fETAkac;
 314             }
 315             phi=fPhiMin+random[2]*(fPhiMax-fPhiMin);
 316             theta=2*TMath::ATan(TMath::Exp(-etaf->GetRandom()));
 317             if(theta<fThetaMin || theta>fThetaMax) continue;
 318             pt=ptf->GetRandom();
 319             pl=pt/TMath::Tan(theta);
 320             ptot=TMath::Sqrt(pt*pt+pl*pl);
 321             if(ptot<fPMin || ptot>fPMax) continue;
 322             p[0]=pt*TMath::Cos(phi);
 323             p[1]=pt*TMath::Sin(phi);
 324             p[2]=pl;
 325             if(fVertexSmear==kPerTrack) {
 326                 Rndm(random,6);
 327                 for (j=0;j<3;j++) {
 328                     origin[j]=fOrigin[j]+fOsigma[j]*TMath::Cos(2*random[2*j]*TMath::Pi())*
 329                         TMath::Sqrt(-2*TMath::Log(random[2*j+1]));
 330                 }
 331             }
 332             if (part == kPi0 && fPi0Decays){
 333 //
 334 //          Decay pi0 if requested
 335                 PushTrack(0,-1,part,p,origin,polar,0,kPPrimary,fNt,fParentWeight);
 336                 KeepTrack(fNt);
 337                 DecayPi0(origin, p);
 338             } else {
 339                 PushTrack(fTrackIt,-1,part,p,origin,polar,0,kPPrimary,fNt,fParentWeight);
 340                 KeepTrack(fNt);
 341             }
 342
 343             break;
 344         }
 345         SetHighWaterMark(fNt);
 346     }
 347 //
 348
 349 // Header
 350     AliGenEventHeader* header = new AliGenEventHeader("HIJINGparam");
 351 // Event Vertex
 352     header->SetPrimaryVertex(eventVertex);
 353     gAlice->SetGenEventHeader(header);
 354 }
 355
 356 AliGenHIJINGpara& AliGenHIJINGpara::operator=(const  AliGenHIJINGpara& rhs)
 357 {
 358 // Assignment operator
 359     return *this;
 360 }
 361
 362 void AliGenHIJINGpara::SetPtRange(Float_t ptmin, Float_t ptmax) {
 363     AliGenerator::SetPtRange(ptmin, ptmax);
 364 }
 365
 366 void AliGenHIJINGpara::DecayPi0(Float_t* orig, Float_t * p)
 367 {
 368 //
 369 //    Decay the pi0
 370 //    and put decay products on the stack
 371 //
 372     static TClonesArray *particles;
 373     if(!particles) particles = new TClonesArray("TParticle",1000);
 374 //
 375     const Float_t kMass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(kPi0)->Mass();
 376     Float_t       e     = TMath::Sqrt(p[0] * p[0] + p[1] * p[1] + p[2] * p[2]+ kMass * kMass);
 377 //
 378 //  Decay the pi0
 379     TLorentzVector pmom(p[0], p[1], p[2], e);
 380     fDecayer->Decay(kPi0, &pmom);
 381
 382 //
 383 // Put decay particles on the stack
 384 //
 385     Float_t polar[3] = {0., 0., 0.};
 386     Int_t np = fDecayer->ImportParticles(particles);
 387     Int_t nt;
 388     for (Int_t i = 1; i < np; i++)
 389     {
 390         TParticle* iParticle =  (TParticle *) particles->At(i);
 391         p[0] = iParticle->Px();
 392         p[1] = iParticle->Py();
 393         p[2] = iParticle->Pz();
 394         Int_t part = iParticle->GetPdgCode();
 395
 396         PushTrack(fTrackIt, fNt, part, p, orig, polar, 0, kPDecay, nt, fParentWeight);
 397         KeepTrack(nt);
 398     }
 399     fNt = nt;
 400 }