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.              *
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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 kDSemiMuonic:
 133     case kSemiMuonic:
 134     case kDiMuon:
 135     case kJpsiDiMuon:
 136     case kBJpsiDiMuon:
 137     case kBPsiPrimeDiMuon:
 138     case kPiToMu:
 139     case kKaToMu:
 140     case kWToMuon:
 141     case kWToCharmToMuon:
 142     case kZDiMuon:
 143     case kZDiElectron:
 144         fChildSelect[0]=kMuonMinus;
 145         break;
 146     case kWToCharm:
 147         break;
 148     case kHadronicD:
 149     case kHadronicDWithout4Bodies:
 150         fChildSelect[0]=kPiPlus;
 151         fChildSelect[1]=kKPlus;
 152         break;
 153     case kPhiKK:
 154         fChildSelect[0]=kKPlus;
 155         break;
 156     case kBJpsi:
 157     case kBJpsiUndecayed:
 158         fChildSelect[0]= 443;
 159         break;
 160    case kChiToJpsiGammaToMuonMuon:
 161         fChildSelect[0]= 22;
 162         fChildSelect[1]= 13;
 163         break;
 164     case kChiToJpsiGammaToElectronElectron:
 165         fChildSelect[0]= 22;
 166         fChildSelect[1]= 11;
 167         break;
 168     case kLambda:
 169         fChildSelect[0]= kProton;
 170         fChildSelect[1]= 211;
 171         break;
 172     case kPsiPrimeJpsiDiElectron:
 173         fChildSelect[0]= 211;
 174         fChildSelect[1]= 11;
 175         break;
 176     case kGammaEM:
 177         fChildSelect[0] = kGamma;
 178         break;
 179     case kOmega:
 180     case kAll:
 181     case kAllMuonic:
 182     case kNoDecay:
 183     case kNoDecayHeavy:
 184     case kNoDecayBeauty:
 185     case kNeutralPion:
 186     case kBeautyUpgrade:
 187         break;
 188     }
 189
 190     if (fZTarget != 0 && fAProjectile != 0)
 191     {
 192         fDyBoost    = - 0.5 * TMath::Log(Double_t(fZProjectile) * Double_t(fATarget) /
 193                                          (Double_t(fZTarget)    * Double_t(fAProjectile)));
 194     }
 195 }
 196
 197
 198 Bool_t AliGenMC::ParentSelected(Int_t ip) const
 199 {
 200 // True if particle is in list of parent particles to be selected
 201     for (Int_t i=0; i<8; i++)
 202     {
 203         if (fParentSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
 204     }
 205     return kFALSE;
 206 }
 207
 208 Bool_t AliGenMC::ChildSelected(Int_t ip) const
 209 {
 210 // True if particle is in list of decay products to be selected
 211     for (Int_t i=0; i<5; i++)
 212     {
 213         if (fChildSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
 214     }
 215     return kFALSE;
 216 }
 217
 218 Bool_t AliGenMC::KinematicSelection(const TParticle *particle, Int_t flag) const
 219 {
 220 // Perform kinematic selection
 221     Double_t pz    = particle->Pz();
 222     Double_t pt    = particle->Pt();
 223     Double_t p     = particle->P();
 224     Double_t theta = particle->Theta();
 225     Double_t mass  = particle->GetCalcMass();
 226     Double_t mt2   = pt * pt + mass * mass;
 227     Double_t phi   = particle->Phi();
 228     Double_t e     = particle->Energy();
 229
 230     if (e == 0.)
 231         e = TMath::Sqrt(p * p + mass * mass);
 232
 233
 234     Double_t y, y0;
 235
 236     if (TMath::Abs(pz) <  e) {
 237         y = 0.5*TMath::Log((e+pz)/(e-pz));
 238     } else {
 239         y = 1.e10;
 240     }
 241
 242     if (mt2) {
 243         y0 = 0.5*TMath::Log((e+TMath::Abs(pz))*(e+TMath::Abs(pz))/mt2);
 244     } else {
 245         if (TMath::Abs(y) < 1.e10) {
 246             y0 = y;
 247         } else {
 248             y0 = 1.e10;
 249         }
 250     }
 251
 252     y = (pz < 0) ? -y0 : y0;
 253
 254     if (flag == 0) {
 255 //
 256 // Primary particle cuts
 257 //
 258 //  transverse momentum cut
 259         if (pt > fPtMax || pt < fPtMin) {
 260 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fPtMin,fPtMax);
 261             return kFALSE;
 262         }
 263 //
 264 // momentum cut
 265         if (p > fPMax || p < fPMin) {
 266 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fPMin,fPMax);
 267             return kFALSE;
 268         }
 269 //
 270 // theta cut
 271         if (theta > fThetaMax || theta < fThetaMin) {
 272 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fThetaMin,fThetaMax);
 273             return kFALSE;
 274         }
 275 //
 276 // rapidity cut
 277         if (y > fYMax || y < fYMin) {
 278 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fYMin,fYMax);
 279             return kFALSE;
 280         }
 281 //
 282 // phi cut
 283         if (phi > fPhiMax || phi < fPhiMin) {
 284 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fPhiMin,fPhiMax);
 285             return kFALSE;
 286         }
 287     } else {
 288 //
 289 // Decay product cuts
 290 //
 291 //  transverse momentum cut
 292         if (pt > fChildPtMax || pt < fChildPtMin) {
 293 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fChildPtMin,fChildPtMax);
 294             return kFALSE;
 295         }
 296 //
 297 // momentum cut
 298         if (p > fChildPMax || p < fChildPMin) {
 299 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fChildPMin,fChildPMax);
 300             return kFALSE;
 301         }
 302 //
 303 // theta cut
 304         if (theta > fChildThetaMax || theta < fChildThetaMin) {
 305 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fChildThetaMin,fChildThetaMax);
 306             return kFALSE;
 307         }
 308 //
 309 // rapidity cut
 310         if (y > fChildYMax || y < fChildYMin) {
 311 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fChildYMin,fChildYMax);
 312             return kFALSE;
 313         }
 314 //
 315 // phi cut
 316         if (phi > fChildPhiMax || phi < fChildPhiMin) {
 317 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fChildPhiMin,fChildPhiMax);
 318             return kFALSE;
 319         }
 320     }
 321
 322     return kTRUE;
 323 }
 324
 325 Bool_t AliGenMC::CheckAcceptanceGeometry(Int_t np, TClonesArray* particles)
 326 {
 327 // Check the geometrical acceptance for particle.
 328
 329   Bool_t check ;
 330   Int_t numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
 331   Int_t numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
 332   TParticle * particle;
 333   Int_t i;
 334   for (i = 0; i < np; i++) {
 335     particle =  (TParticle *) particles->At(i);
 336     if( TMath::Abs( particle->GetPdgCode() ) == TMath::Abs( fPdgCodeParticleforAcceptanceCut ) ) {
 337       numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
 338       if (fGeometryAcceptance->Impact(particle)) numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
 339     }
 340   }
 341   if ( numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut > (fNumberOfAcceptedParticles-1) )
 342     check = kTRUE;
 343   else
 344     check = kFALSE;
 345
 346   return check;
 347 }
 348
 349 Int_t AliGenMC::CheckPDGCode(Int_t pdgcode) const
 350 {
 351 //
 352 //  If the particle is in a diffractive state, then take action accordingly
 353   switch (pdgcode) {
 354   case 91:
 355     return 92;
 356   case 110:
 357     //rho_diff0 -- difficult to translate, return rho0
 358     return 113;
 359   case 210:
 360     //pi_diffr+ -- change to pi+
 361     return 211;
 362   case 220:
 363     //omega_di0 -- change to omega0
 364     return 223;
 365   case 330:
 366     //phi_diff0 -- return phi0
 367     return 333;
 368   case 440:
 369     //J/psi_di0 -- return J/psi
 370     return 443;
 371   case 2110:
 372     //n_diffr -- return neutron
 373     return 2112;
 374   case 2210:
 375     //p_diffr+ -- return proton
 376     return 2212;
 377   }
 378   //non diffractive state -- return code unchanged
 379   return pdgcode;
 380 }
 381
 382 void AliGenMC::Boost()
 383 {
 384 //
 385 // Boost cms into LHC lab frame
 386 //
 387
 388     Double_t beta  = TMath::TanH(fDyBoost);
 389     Double_t gamma = 1./TMath::Sqrt((1.-beta)*(1.+beta));
 390     Double_t gb    = gamma * beta;
 391
 392     //    printf("\n Boosting particles to lab frame %f %f %f", fDyBoost, beta, gamma);
 393
 394     Int_t i;
 395     Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
 396     for (i = 0; i < np; i++)
 397     {
 398         TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
 399
 400         Double_t e   = iparticle->Energy();
 401         Double_t px  = iparticle->Px();
 402         Double_t py  = iparticle->Py();
 403         Double_t pz  = iparticle->Pz();
 404
 405         Double_t eb  = gamma * e -      gb * pz;
 406         Double_t pzb =   -gb * e +   gamma * pz;
 407
 408         iparticle->SetMomentum(px, py, pzb, eb);
 409     }
 410 }
 411
 412 void AliGenMC::BeamCrossAngle()
 413 {
 414   // Applies a boost in the y-direction in order to take into account the
 415   // beam crossing angle
 416
 417   Double_t thetaPr0, pyPr2, pzPr2;
 418   TVector3 beta;
 419
 420   thetaPr0 = fXingAngleY / 2.;
 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 }