EVGEN/AliGenMC.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 // Base class for generators using external MC generators.
  19 // For example AliGenPythia using Pythia.
  20 // Provides basic functionality: setting of kinematic cuts on
  21 // decay products and particle selection.
  22 // andreas.morsch@cern.ch
  23
  24 #include <TClonesArray.h>
  25 #include <TMath.h>
  26 #include <TPDGCode.h>
  27 #include <TParticle.h>
  28 #include <TLorentzVector.h>
  29 #include <TVector3.h>
  30
  31 #include "AliGenMC.h"
  32 #include "AliGenEventHeader.h"
  33 #include "AliRun.h"
  34 #include "AliGeometry.h"
  35 #include "AliDecayer.h"
  36
  37 ClassImp(AliGenMC)
  38
  39 AliGenMC::AliGenMC()
  40     :AliGenerator(),
  41      fParticles("TParticle", 1000),
  42      fParentSelect(8),
  43      fChildSelect(8),
  44      fCutOnChild(0),
  45      fChildPtMin(0.),
  46      fChildPtMax(1.e10),
  47      fChildPMin(0.),
  48      fChildPMax(1.e10),
  49      fChildPhiMin(0.),
  50      fChildPhiMax(2. * TMath::Pi()),
  51      fChildThetaMin(0.),
  52      fChildThetaMax(TMath::Pi()),
  53      fChildYMin(-12.),
  54      fChildYMax(12.),
  55      fXingAngleX(0.),
  56      fXingAngleY(0.),
  57      fForceDecay(kAll),
  58      fMaxLifeTime(1.e-15),
  59      fDyBoost(0.),
  60      fGeometryAcceptance(0),
  61      fPdgCodeParticleforAcceptanceCut(0),
  62      fNumberOfAcceptedParticles(0),
  63      fNprimaries(0)
  64 {
  65 // Default Constructor
  66   fAProjectile = 1;
  67   fZProjectile = 1;
  68   fATarget = 1;
  69   fZTarget = 1;
  70   fProjectile = "P";
  71   fTarget = "P";
  72 }
  73
  74 AliGenMC::AliGenMC(Int_t npart)
  75     :AliGenerator(npart),
  76      fParticles("TParticle", 1000),
  77      fParentSelect(8),
  78      fChildSelect(8),
  79      fCutOnChild(0),
  80      fChildPtMin(0.),
  81      fChildPtMax(1.e10),
  82      fChildPMin(0.),
  83      fChildPMax(1.e10),
  84      fChildPhiMin(0.),
  85      fChildPhiMax(2. * TMath::Pi()),
  86      fChildThetaMin(0.),
  87      fChildThetaMax(TMath::Pi()),
  88      fChildYMin(-12.),
  89      fChildYMax(12.),
  90      fXingAngleX(0.),
  91      fXingAngleY(0.),
  92      fForceDecay(kAll),
  93      fMaxLifeTime(1.e-15),
  94      fDyBoost(0.),
  95      fGeometryAcceptance(0),
  96      fPdgCodeParticleforAcceptanceCut(0),
  97      fNumberOfAcceptedParticles(0),
  98      fNprimaries(0)
  99 {
 100 //  Constructor
 101 //
 102   fAProjectile = 1;
 103   fZProjectile = 1;
 104   fATarget = 1;
 105   fZTarget = 1;
 106   fProjectile = "P";
 107   fTarget = "P";
 108   for (Int_t i=0; i<8; i++) fParentSelect[i]=fChildSelect[i]=0;
 109 }
 110
 111 AliGenMC::~AliGenMC()
 112 {
 113 // Destructor
 114 }
 115
 116 void AliGenMC::Init()
 117 {
 118 //
 119 //  Initialization
 120     switch (fForceDecay) {
 121     case kBSemiElectronic:
 122     case kSemiElectronic:
 123     case kDiElectron:
 124     case kBJpsiDiElectron:
 125     case kBPsiPrimeDiElectron:
 126     case kElectronEM:
 127     case kDiElectronEM:
 128         fChildSelect[0] = kElectron;
 129         break;
 130     case kHardMuons:
 131     case kBSemiMuonic:
 132     case kSemiMuonic:
 133     case kDiMuon:
 134     case kJpsiDiMuon:
 135     case kBJpsiDiMuon:
 136     case kBPsiPrimeDiMuon:
 137     case kPiToMu:
 138     case kKaToMu:
 139     case kWToMuon:
 140     case kWToCharmToMuon:
 141     case kZDiMuon:
 142     case kZDiElectron:
 143         fChildSelect[0]=kMuonMinus;
 144         break;
 145     case kWToCharm:
 146         break;
 147     case kHadronicD:
 148     case kHadronicDWithout4Bodies:
 149         fChildSelect[0]=kPiPlus;
 150         fChildSelect[1]=kKPlus;
 151         break;
 152     case kPhiKK:
 153         fChildSelect[0]=kKPlus;
 154         break;
 155     case kBJpsi:
 156     case kBJpsiUndecayed:
 157         fChildSelect[0]= 443;
 158         break;
 159    case kChiToJpsiGammaToMuonMuon:
 160         fChildSelect[0]= 22;
 161         fChildSelect[1]= 13;
 162         break;
 163     case kChiToJpsiGammaToElectronElectron:
 164         fChildSelect[0]= 22;
 165         fChildSelect[1]= 11;
 166         break;
 167     case kLambda:
 168         fChildSelect[0]= kProton;
 169         fChildSelect[1]= 211;
 170         break;
 171     case kPsiPrimeJpsiDiElectron:
 172         fChildSelect[0]= 211;
 173         fChildSelect[1]= 11;
 174         break;
 175     case kGammaEM:
 176         fChildSelect[0] = kGamma;
 177         break;
 178     case kOmega:
 179     case kAll:
 180     case kAllMuonic:
 181     case kNoDecay:
 182     case kNoDecayHeavy:
 183     case kNoDecayBeauty:
 184     case kNeutralPion:
 185     case kBeautyUpgrade:
 186         break;
 187     }
 188
 189     if (fZTarget != 0 && fAProjectile != 0)
 190     {
 191         fDyBoost    = - 0.5 * TMath::Log(Double_t(fZProjectile) * Double_t(fATarget) /
 192                                          (Double_t(fZTarget)    * Double_t(fAProjectile)));
 193     }
 194 }
 195
 196
 197 Bool_t AliGenMC::ParentSelected(Int_t ip) const
 198 {
 199 // True if particle is in list of parent particles to be selected
 200     for (Int_t i=0; i<8; i++)
 201     {
 202         if (fParentSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
 203     }
 204     return kFALSE;
 205 }
 206
 207 Bool_t AliGenMC::ChildSelected(Int_t ip) const
 208 {
 209 // True if particle is in list of decay products to be selected
 210     for (Int_t i=0; i<5; i++)
 211     {
 212         if (fChildSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
 213     }
 214     return kFALSE;
 215 }
 216
 217 Bool_t AliGenMC::KinematicSelection(const TParticle *particle, Int_t flag) const
 218 {
 219 // Perform kinematic selection
 220     Double_t pz    = particle->Pz();
 221     Double_t pt    = particle->Pt();
 222     Double_t p     = particle->P();
 223     Double_t theta = particle->Theta();
 224     Double_t mass  = particle->GetCalcMass();
 225     Double_t mt2   = pt * pt + mass * mass;
 226     Double_t phi   = particle->Phi();
 227     Double_t e     = particle->Energy();
 228
 229     if (e == 0.)
 230         e = TMath::Sqrt(p * p + mass * mass);
 231
 232
 233     Double_t y, y0;
 234
 235     if (TMath::Abs(pz) <  e) {
 236         y = 0.5*TMath::Log((e+pz)/(e-pz));
 237     } else {
 238         y = 1.e10;
 239     }
 240
 241     if (mt2) {
 242         y0 = 0.5*TMath::Log((e+TMath::Abs(pz))*(e+TMath::Abs(pz))/mt2);
 243     } else {
 244         if (TMath::Abs(y) < 1.e10) {
 245             y0 = y;
 246         } else {
 247             y0 = 1.e10;
 248         }
 249     }
 250
 251     y = (pz < 0) ? -y0 : y0;
 252
 253     if (flag == 0) {
 254 //
 255 // Primary particle cuts
 256 //
 257 //  transverse momentum cut
 258         if (pt > fPtMax || pt < fPtMin) {
 259 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fPtMin,fPtMax);
 260             return kFALSE;
 261         }
 262 //
 263 // momentum cut
 264         if (p > fPMax || p < fPMin) {
 265 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fPMin,fPMax);
 266             return kFALSE;
 267         }
 268 //
 269 // theta cut
 270         if (theta > fThetaMax || theta < fThetaMin) {
 271 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fThetaMin,fThetaMax);
 272             return kFALSE;
 273         }
 274 //
 275 // rapidity cut
 276         if (y > fYMax || y < fYMin) {
 277 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fYMin,fYMax);
 278             return kFALSE;
 279         }
 280 //
 281 // phi cut
 282         if (phi > fPhiMax || phi < fPhiMin) {
 283 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fPhiMin,fPhiMax);
 284             return kFALSE;
 285         }
 286     } else {
 287 //
 288 // Decay product cuts
 289 //
 290 //  transverse momentum cut
 291         if (pt > fChildPtMax || pt < fChildPtMin) {
 292 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fChildPtMin,fChildPtMax);
 293             return kFALSE;
 294         }
 295 //
 296 // momentum cut
 297         if (p > fChildPMax || p < fChildPMin) {
 298 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fChildPMin,fChildPMax);
 299             return kFALSE;
 300         }
 301 //
 302 // theta cut
 303         if (theta > fChildThetaMax || theta < fChildThetaMin) {
 304 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fChildThetaMin,fChildThetaMax);
 305             return kFALSE;
 306         }
 307 //
 308 // rapidity cut
 309         if (y > fChildYMax || y < fChildYMin) {
 310 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fChildYMin,fChildYMax);
 311             return kFALSE;
 312         }
 313 //
 314 // phi cut
 315         if (phi > fChildPhiMax || phi < fChildPhiMin) {
 316 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fChildPhiMin,fChildPhiMax);
 317             return kFALSE;
 318         }
 319     }
 320
 321     return kTRUE;
 322 }
 323
 324 Bool_t AliGenMC::CheckAcceptanceGeometry(Int_t np, TClonesArray* particles)
 325 {
 326 // Check the geometrical acceptance for particle.
 327
 328   Bool_t check ;
 329   Int_t numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
 330   Int_t numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
 331   TParticle * particle;
 332   Int_t i;
 333   for (i = 0; i < np; i++) {
 334     particle =  (TParticle *) particles->At(i);
 335     if( TMath::Abs( particle->GetPdgCode() ) == TMath::Abs( fPdgCodeParticleforAcceptanceCut ) ) {
 336       numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
 337       if (fGeometryAcceptance->Impact(particle)) numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
 338     }
 339   }
 340   if ( numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut > (fNumberOfAcceptedParticles-1) )
 341     check = kTRUE;
 342   else
 343     check = kFALSE;
 344
 345   return check;
 346 }
 347
 348 Int_t AliGenMC::CheckPDGCode(Int_t pdgcode) const
 349 {
 350 //
 351 //  If the particle is in a diffractive state, then take action accordingly
 352   switch (pdgcode) {
 353   case 91:
 354     return 92;
 355   case 110:
 356     //rho_diff0 -- difficult to translate, return rho0
 357     return 113;
 358   case 210:
 359     //pi_diffr+ -- change to pi+
 360     return 211;
 361   case 220:
 362     //omega_di0 -- change to omega0
 363     return 223;
 364   case 330:
 365     //phi_diff0 -- return phi0
 366     return 333;
 367   case 440:
 368     //J/psi_di0 -- return J/psi
 369     return 443;
 370   case 2110:
 371     //n_diffr -- return neutron
 372     return 2112;
 373   case 2210:
 374     //p_diffr+ -- return proton
 375     return 2212;
 376   }
 377   //non diffractive state -- return code unchanged
 378   return pdgcode;
 379 }
 380
 381 void AliGenMC::Boost()
 382 {
 383 //
 384 // Boost cms into LHC lab frame
 385 //
 386
 387     Double_t beta  = TMath::TanH(fDyBoost);
 388     Double_t gamma = 1./TMath::Sqrt((1.-beta)*(1.+beta));
 389     Double_t gb    = gamma * beta;
 390
 391     //    printf("\n Boosting particles to lab frame %f %f %f", fDyBoost, beta, gamma);
 392
 393     Int_t i;
 394     Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
 395     for (i = 0; i < np; i++)
 396     {
 397         TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
 398
 399         Double_t e   = iparticle->Energy();
 400         Double_t px  = iparticle->Px();
 401         Double_t py  = iparticle->Py();
 402         Double_t pz  = iparticle->Pz();
 403
 404         Double_t eb  = gamma * e -      gb * pz;
 405         Double_t pzb =   -gb * e +   gamma * pz;
 406
 407         iparticle->SetMomentum(px, py, pzb, eb);
 408     }
 409 }
 410
 411 void AliGenMC::BeamCrossAngle()
 412 {
 413   // Applies a boost in the y-direction in order to take into account the
 414   // beam crossing angle
 415
 416   Double_t thetaPr0, phiPr0, pyPr2, pzPr2;
 417   TVector3 beta;
 418
 419   thetaPr0 = fXingAngleY / 2.;
 420   phiPr0 = 0;
 421
 422   // Momentum of the CMS system
 423   pyPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Sin(thetaPr0);
 424   pzPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Cos(thetaPr0);
 425
 426   TLorentzVector proj1Vect, proj2Vect, projVect;
 427   proj1Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2, pzPr2, fEnergyCMS/2);
 428   proj2Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2,-pzPr2, fEnergyCMS/2);
 429   projVect = proj1Vect + proj2Vect;
 430   beta=(1. / projVect.E()) * (projVect.Vect());
 431
 432   Int_t i;
 433   Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
 434   for (i = 0; i < np; i++)
 435     {
 436       TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
 437
 438       Double_t e   = iparticle->Energy();
 439       Double_t px  = iparticle->Px();
 440       Double_t py  = iparticle->Py();
 441       Double_t pz  = iparticle->Pz();
 442
 443       TLorentzVector partIn;
 444       partIn.SetPxPyPzE(px,py,pz,e);
 445       partIn.Boost(beta);
 446       iparticle->SetMomentum(partIn.Px(),partIn.Py(),partIn.Pz(),partIn.E());
 447     }
 448 }
 449
 450
 451 void AliGenMC::AddHeader(AliGenEventHeader* header)
 452 {
 453     // Passes header either to the container or to gAlice
 454     if (fContainer) {
 455         header->SetName(fName);
 456         fContainer->AddHeader(header);
 457     } else {
 458         gAlice->SetGenEventHeader(header);
 459     }
 460 }