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[u/mrichter/AliRoot.git] / EVGEN / AliGenMC.cxx
1 /**************************************************************************
2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
3  *                                                                        *
4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
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6  *                                                                        *
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8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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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
29 #include "AliGenMC.h"
30 #include "AliRun.h"
31 #include "AliGeometry.h"
32
33 ClassImp(AliGenMC)
34
35 AliGenMC::AliGenMC()
36     :AliGenerator(),
37      fParticles("TParticle", 1000),
38      fParentSelect(8),
39      fChildSelect(8),
40      fCutOnChild(0),
41      fChildPtMin(0.),
42      fChildPtMax(1.e10),
43      fChildPMin(0.),
44      fChildPMax(1.e10),
45      fChildPhiMin(0.),
46      fChildPhiMax(2. * TMath::Pi()),
47      fChildThetaMin(0.),
48      fChildThetaMax(TMath::Pi()),
49      fChildYMin(-12.),
50      fChildYMax(12.),
51      fXingAngleX(0.),
52      fXingAngleY(0.),
53      fForceDecay(kAll),
54      fMaxLifeTime(1.e-15),
55      fDyBoost(0.),
56      fGeometryAcceptance(0),
57      fPdgCodeParticleforAcceptanceCut(0),
58      fNumberOfAcceptedParticles(0),
59      fNprimaries(0)
60 {
61 // Default Constructor
62   fAProjectile = 1;
63   fZProjectile = 1;
64   fATarget = 1;
65   fZTarget = 1;
66   fProjectile = "P";
67   fTarget = "P";
68 }
69
70 AliGenMC::AliGenMC(Int_t npart)
71     :AliGenerator(npart),
72      fParticles("TParticle", 1000),
73      fParentSelect(8),
74      fChildSelect(8),
75      fCutOnChild(0),
76      fChildPtMin(0.),
77      fChildPtMax(1.e10),
78      fChildPMin(0.),
79      fChildPMax(1.e10),
80      fChildPhiMin(0.),
81      fChildPhiMax(2. * TMath::Pi()),
82      fChildThetaMin(0.),
83      fChildThetaMax(TMath::Pi()),
84      fChildYMin(-12.),
85      fChildYMax(12.),
86      fXingAngleX(0.),
87      fXingAngleY(0.),
88      fForceDecay(kAll),
89      fMaxLifeTime(1.e-15),
90      fDyBoost(0.),
91      fGeometryAcceptance(0),
92      fPdgCodeParticleforAcceptanceCut(0),
93      fNumberOfAcceptedParticles(0),
94      fNprimaries(0)
95 {
96 //  Constructor
97 // 
98   fAProjectile = 1;
99   fZProjectile = 1;
100   fATarget = 1;
101   fZTarget = 1;
102   fProjectile = "P";
103   fTarget = "P";
104   for (Int_t i=0; i<8; i++) fParentSelect[i]=fChildSelect[i]=0;
105 }
106
107 AliGenMC::~AliGenMC()
108 {
109 // Destructor
110 }
111
112 void AliGenMC::Init()
113 {
114 //
115 //  Initialization
116     switch (fForceDecay) {
117     case kBSemiElectronic:
118     case kSemiElectronic:
119     case kDiElectron:
120     case kBJpsiDiElectron:
121     case kBPsiPrimeDiElectron:
122         fChildSelect[0] = kElectron;    
123         break;
124     case kHardMuons:    
125     case kBSemiMuonic:
126     case kSemiMuonic:
127     case kDiMuon:
128     case kBJpsiDiMuon:
129     case kBPsiPrimeDiMuon:
130     case kPiToMu:
131     case kKaToMu:
132     case kWToMuon:
133     case kWToCharmToMuon:
134     case kZDiMuon:
135     case kZDiElectron:
136         fChildSelect[0]=kMuonMinus;
137         break;
138     case kWToCharm:
139         break;
140     case kHadronicD:
141     case kHadronicDWithout4Bodies:
142         fChildSelect[0]=kPiPlus;
143         fChildSelect[1]=kKPlus;
144         break;
145     case kPhiKK:
146         fChildSelect[0]=kKPlus;
147         break;
148     case kBJpsi:
149         fChildSelect[0]= 443;
150         break;
151    case kChiToJpsiGammaToMuonMuon:
152         fChildSelect[0]= 22;
153         fChildSelect[1]= 13;
154         break;
155     case kChiToJpsiGammaToElectronElectron:
156         fChildSelect[0]= 22;
157         fChildSelect[1]= 11;
158         break;
159
160     case kOmega:
161     case kLambda:       
162     case kAll:
163     case kAllMuonic:
164     case kNoDecay:
165     case kNoDecayHeavy:
166     case kNeutralPion:
167         break;
168     }
169
170     if (fZTarget != 0 && fAProjectile != 0) 
171     {
172         fDyBoost    = - 0.5 * TMath::Log(Double_t(fZProjectile) * Double_t(fATarget) / 
173                                          (Double_t(fZTarget)    * Double_t(fAProjectile)));
174     }
175 }
176
177
178 Bool_t AliGenMC::ParentSelected(Int_t ip) const
179 {
180 // True if particle is in list of parent particles to be selected
181     for (Int_t i=0; i<8; i++)
182     {
183         if (fParentSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
184     }
185     return kFALSE;
186 }
187
188 Bool_t AliGenMC::ChildSelected(Int_t ip) const
189 {
190 // True if particle is in list of decay products to be selected
191     for (Int_t i=0; i<5; i++)
192     {
193         if (fChildSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
194     }
195     return kFALSE;
196 }
197
198 Bool_t AliGenMC::KinematicSelection(TParticle *particle, Int_t flag) const
199 {
200 // Perform kinematic selection
201     Double_t pz    = particle->Pz();
202     Double_t pt    = particle->Pt();
203     Double_t p     = particle->P();
204     Double_t theta = particle->Theta();
205     Double_t mass  = particle->GetCalcMass();
206     Double_t mt2   = pt * pt + mass * mass;
207     Double_t phi   = particle->Phi();
208     Double_t e     = particle->Energy();
209     
210     if (e == 0.)     
211         e = TMath::Sqrt(p * p + mass * mass);
212
213     
214     Double_t y, y0;
215
216     if (TMath::Abs(pz) <  e) {
217         y = 0.5*TMath::Log((e+pz)/(e-pz));
218     } else {
219         y = 1.e10;
220     }
221     
222     if (mt2) {
223         y0 = 0.5*TMath::Log((e+TMath::Abs(pz))*(e+TMath::Abs(pz))/mt2);
224     } else {
225         if (TMath::Abs(y) < 1.e10) {
226             y0 = y;
227         } else {
228             y0 = 1.e10;
229         }
230     }
231       
232     y = (pz < 0) ? -y0 : y0;
233     
234     if (flag == 0) {
235 //
236 // Primary particle cuts
237 //
238 //  transverse momentum cut    
239         if (pt > fPtMax || pt < fPtMin) {
240 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fPtMin,fPtMax);
241             return kFALSE;
242         }
243 //
244 // momentum cut
245         if (p > fPMax || p < fPMin) {
246 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fPMin,fPMax);
247             return kFALSE;
248         }
249 //
250 // theta cut
251         if (theta > fThetaMax || theta < fThetaMin) {
252 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fThetaMin,fThetaMax);
253             return kFALSE;
254         }
255 //
256 // rapidity cut
257         if (y > fYMax || y < fYMin) {
258 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fYMin,fYMax);
259             return kFALSE;
260         }
261 //
262 // phi cut
263         if (phi > fPhiMax || phi < fPhiMin) {
264 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fPhiMin,fPhiMax);
265             return kFALSE;
266         }
267     } else {
268 //
269 // Decay product cuts
270 //
271 //  transverse momentum cut    
272         if (pt > fChildPtMax || pt < fChildPtMin) {
273 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fChildPtMin,fChildPtMax);
274             return kFALSE;
275         }
276 //
277 // momentum cut
278         if (p > fChildPMax || p < fChildPMin) {
279 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fChildPMin,fChildPMax);
280             return kFALSE;
281         }
282 //
283 // theta cut
284         if (theta > fChildThetaMax || theta < fChildThetaMin) {
285 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fChildThetaMin,fChildThetaMax);
286             return kFALSE;
287         }
288 //
289 // rapidity cut
290         if (y > fChildYMax || y < fChildYMin) {
291 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fChildYMin,fChildYMax);
292             return kFALSE;
293         }
294 //
295 // phi cut
296         if (phi > fChildPhiMax || phi < fChildPhiMin) {
297 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fChildPhiMin,fChildPhiMax);
298             return kFALSE;
299         }
300     }
301     
302     return kTRUE;
303 }
304
305 Bool_t AliGenMC::CheckAcceptanceGeometry(Int_t np, TClonesArray* particles)
306 {
307 // Check the geometrical acceptance for particle.
308
309   Bool_t check ;  
310   Int_t numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
311   Int_t numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
312   TParticle * particle;
313   Int_t i;
314   for (i = 0; i < np; i++) {
315     particle =  (TParticle *) particles->At(i);
316     if( TMath::Abs( particle->GetPdgCode() ) == TMath::Abs( fPdgCodeParticleforAcceptanceCut ) ) {
317       numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
318       if (fGeometryAcceptance->Impact(particle)) numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
319     }   
320   }
321   if ( numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut > (fNumberOfAcceptedParticles-1) )
322     check = kTRUE;
323   else
324     check = kFALSE;
325
326   return check;
327 }
328
329 Int_t AliGenMC::CheckPDGCode(Int_t pdgcode) const
330 {
331 //
332 //  If the particle is in a diffractive state, then take action accordingly
333   switch (pdgcode) {
334   case 91:
335     return 92;
336   case 110:
337     //rho_diff0 -- difficult to translate, return rho0
338     return 113;
339   case 210:
340     //pi_diffr+ -- change to pi+
341     return 211;
342   case 220:
343     //omega_di0 -- change to omega0
344     return 223;
345   case 330:
346     //phi_diff0 -- return phi0
347     return 333;
348   case 440:
349     //J/psi_di0 -- return J/psi
350     return 443;
351   case 2110:
352     //n_diffr -- return neutron
353     return 2112;
354   case 2210:
355     //p_diffr+ -- return proton
356     return 2212;
357   }
358   //non diffractive state -- return code unchanged
359   return pdgcode;
360 }
361
362 void AliGenMC::Boost()
363 {
364 //
365 // Boost cms into LHC lab frame
366 //
367
368     Double_t beta  = TMath::TanH(fDyBoost);
369     Double_t gamma = 1./TMath::Sqrt((1.-beta)*(1.+beta));
370     Double_t gb    = gamma * beta;
371
372     //    printf("\n Boosting particles to lab frame %f %f %f", fDyBoost, beta, gamma);
373     
374     Int_t i;
375     Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
376     for (i = 0; i < np; i++) 
377     {
378         TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
379
380         Double_t e   = iparticle->Energy();
381         Double_t px  = iparticle->Px();
382         Double_t py  = iparticle->Py();
383         Double_t pz  = iparticle->Pz();
384
385         Double_t eb  = gamma * e -      gb * pz;
386         Double_t pzb =   -gb * e +   gamma * pz;
387
388         iparticle->SetMomentum(px, py, pzb, eb);
389     }
390 }
391
392 void AliGenMC::AddHeader(AliGenEventHeader* header)
393 {
394     // Passes header either to the container or to gAlice
395     if (fContainer) {
396         fContainer->AddHeader(header);
397     } else {
398         gAlice->SetGenEventHeader(header);      
399     }
400 }