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 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     case kHadronicDWithV0:
 151     case kHadronicDWithout4BodiesWithV0:
 152         fChildSelect[0]=kPiPlus;
 153         fChildSelect[1]=kKPlus;
 154         break;
 155     case kPhiKK:
 156         fChildSelect[0]=kKPlus;
 157         break;
 158     case kBJpsi:
 159     case kBJpsiUndecayed:
 160         fChildSelect[0]= 443;
 161         break;
 162    case kChiToJpsiGammaToMuonMuon:
 163         fChildSelect[0]= 22;
 164         fChildSelect[1]= 13;
 165         break;
 166     case kChiToJpsiGammaToElectronElectron:
 167         fChildSelect[0]= 22;
 168         fChildSelect[1]= 11;
 169         break;
 170     case kLambda:
 171         fChildSelect[0]= kProton;
 172         fChildSelect[1]= 211;
 173         break;
 174     case kPsiPrimeJpsiDiElectron:
 175         fChildSelect[0]= 211;
 176         fChildSelect[1]= 11;
 177         break;
 178     case kGammaEM:
 179         fChildSelect[0] = kGamma;
 180         break;
 181     case kOmega:
 182     case kAll:
 183     case kAllMuonic:
 184     case kNoDecay:
 185     case kNoDecayHeavy:
 186     case kNoDecayBeauty:
 187     case kNeutralPion:
 188     case kBeautyUpgrade:
 189         break;
 190     }
 191
 192     if (fZTarget != 0 && fAProjectile != 0)
 193     {
 194         fDyBoost    = - 0.5 * TMath::Log(Double_t(fZProjectile) * Double_t(fATarget) /
 195                                          (Double_t(fZTarget)    * Double_t(fAProjectile)));
 196     }
 197 }
 198
 199
 200 Bool_t AliGenMC::ParentSelected(Int_t ip) const
 201 {
 202 // True if particle is in list of parent particles to be selected
 203     for (Int_t i=0; i<8; i++)
 204     {
 205         if (fParentSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
 206     }
 207     return kFALSE;
 208 }
 209
 210 Bool_t AliGenMC::ChildSelected(Int_t ip) const
 211 {
 212 // True if particle is in list of decay products to be selected
 213     for (Int_t i=0; i<5; i++)
 214     {
 215         if (fChildSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
 216     }
 217     return kFALSE;
 218 }
 219
 220 Bool_t AliGenMC::KinematicSelection(const TParticle *particle, Int_t flag) const
 221 {
 222 // Perform kinematic selection
 223     Double_t pz    = particle->Pz();
 224     Double_t pt    = particle->Pt();
 225     Double_t p     = particle->P();
 226     Double_t theta = particle->Theta();
 227     Double_t mass  = particle->GetCalcMass();
 228     Double_t mt2   = pt * pt + mass * mass;
 229     Double_t phi   = particle->Phi();
 230     Double_t e     = particle->Energy();
 231
 232     if (e == 0.)
 233         e = TMath::Sqrt(p * p + mass * mass);
 234
 235
 236     Double_t y, y0;
 237
 238     if (TMath::Abs(pz) <  e) {
 239         y = 0.5*TMath::Log((e+pz)/(e-pz));
 240     } else {
 241         y = 1.e10;
 242     }
 243
 244     if (mt2) {
 245         y0 = 0.5*TMath::Log((e+TMath::Abs(pz))*(e+TMath::Abs(pz))/mt2);
 246     } else {
 247         if (TMath::Abs(y) < 1.e10) {
 248             y0 = y;
 249         } else {
 250             y0 = 1.e10;
 251         }
 252     }
 253
 254     y = (pz < 0) ? -y0 : y0;
 255
 256     if (flag == 0) {
 257 //
 258 // Primary particle cuts
 259 //
 260 //  transverse momentum cut
 261         if (pt > fPtMax || pt < fPtMin) {
 262 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fPtMin,fPtMax);
 263             return kFALSE;
 264         }
 265 //
 266 // momentum cut
 267         if (p > fPMax || p < fPMin) {
 268 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fPMin,fPMax);
 269             return kFALSE;
 270         }
 271 //
 272 // theta cut
 273         if (theta > fThetaMax || theta < fThetaMin) {
 274 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fThetaMin,fThetaMax);
 275             return kFALSE;
 276         }
 277 //
 278 // rapidity cut
 279         if (y > fYMax || y < fYMin) {
 280 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fYMin,fYMax);
 281             return kFALSE;
 282         }
 283 //
 284 // phi cut
 285         if (phi > fPhiMax || phi < fPhiMin) {
 286 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fPhiMin,fPhiMax);
 287             return kFALSE;
 288         }
 289     } else {
 290 //
 291 // Decay product cuts
 292 //
 293 //  transverse momentum cut
 294         if (pt > fChildPtMax || pt < fChildPtMin) {
 295 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fChildPtMin,fChildPtMax);
 296             return kFALSE;
 297         }
 298 //
 299 // momentum cut
 300         if (p > fChildPMax || p < fChildPMin) {
 301 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fChildPMin,fChildPMax);
 302             return kFALSE;
 303         }
 304 //
 305 // theta cut
 306         if (theta > fChildThetaMax || theta < fChildThetaMin) {
 307 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fChildThetaMin,fChildThetaMax);
 308             return kFALSE;
 309         }
 310 //
 311 // rapidity cut
 312         if (y > fChildYMax || y < fChildYMin) {
 313 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fChildYMin,fChildYMax);
 314             return kFALSE;
 315         }
 316 //
 317 // phi cut
 318         if (phi > fChildPhiMax || phi < fChildPhiMin) {
 319 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fChildPhiMin,fChildPhiMax);
 320             return kFALSE;
 321         }
 322     }
 323
 324     return kTRUE;
 325 }
 326
 327 Bool_t AliGenMC::CheckAcceptanceGeometry(Int_t np, TClonesArray* particles)
 328 {
 329 // Check the geometrical acceptance for particle.
 330
 331   Bool_t check ;
 332   Int_t numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
 333   Int_t numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
 334   TParticle * particle;
 335   Int_t i;
 336   for (i = 0; i < np; i++) {
 337     particle =  (TParticle *) particles->At(i);
 338     if( TMath::Abs( particle->GetPdgCode() ) == TMath::Abs( fPdgCodeParticleforAcceptanceCut ) ) {
 339       numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
 340       if (fGeometryAcceptance->Impact(particle)) numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
 341     }
 342   }
 343   if ( numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut > (fNumberOfAcceptedParticles-1) )
 344     check = kTRUE;
 345   else
 346     check = kFALSE;
 347
 348   return check;
 349 }
 350
 351 Int_t AliGenMC::CheckPDGCode(Int_t pdgcode) const
 352 {
 353 //
 354 //  If the particle is in a diffractive state, then take action accordingly
 355   switch (pdgcode) {
 356   case 91:
 357     return 92;
 358   case 110:
 359     //rho_diff0 -- difficult to translate, return rho0
 360     return 113;
 361   case 210:
 362     //pi_diffr+ -- change to pi+
 363     return 211;
 364   case 220:
 365     //omega_di0 -- change to omega0
 366     return 223;
 367   case 330:
 368     //phi_diff0 -- return phi0
 369     return 333;
 370   case 440:
 371     //J/psi_di0 -- return J/psi
 372     return 443;
 373   case 2110:
 374     //n_diffr -- return neutron
 375     return 2112;
 376   case 2210:
 377     //p_diffr+ -- return proton
 378     return 2212;
 379   }
 380   //non diffractive state -- return code unchanged
 381   return pdgcode;
 382 }
 383
 384 void AliGenMC::Boost()
 385 {
 386 //
 387 // Boost cms into LHC lab frame
 388 //
 389
 390     Double_t beta  = TMath::TanH(fDyBoost);
 391     Double_t gamma = 1./TMath::Sqrt((1.-beta)*(1.+beta));
 392     Double_t gb    = gamma * beta;
 393
 394     //    printf("\n Boosting particles to lab frame %f %f %f", fDyBoost, beta, gamma);
 395
 396     Int_t i;
 397     Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
 398     for (i = 0; i < np; i++)
 399     {
 400         TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
 401
 402         Double_t e   = iparticle->Energy();
 403         Double_t px  = iparticle->Px();
 404         Double_t py  = iparticle->Py();
 405         Double_t pz  = iparticle->Pz();
 406
 407         Double_t eb  = gamma * e -      gb * pz;
 408         Double_t pzb =   -gb * e +   gamma * pz;
 409
 410         iparticle->SetMomentum(px, py, pzb, eb);
 411     }
 412 }
 413
 414 void AliGenMC::BeamCrossAngle()
 415 {
 416   // Applies a boost in the y-direction in order to take into account the
 417   // beam crossing angle
 418
 419   Double_t thetaPr0, pyPr2, pzPr2;
 420   TVector3 beta;
 421
 422   thetaPr0 = fXingAngleY / 2.;
 423
 424   // Momentum of the CMS system
 425   pyPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Sin(thetaPr0);
 426   pzPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Cos(thetaPr0);
 427
 428   TLorentzVector proj1Vect, proj2Vect, projVect;
 429   proj1Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2, pzPr2, fEnergyCMS/2);
 430   proj2Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2,-pzPr2, fEnergyCMS/2);
 431   projVect = proj1Vect + proj2Vect;
 432   beta=(1. / projVect.E()) * (projVect.Vect());
 433
 434   Int_t i;
 435   Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
 436   for (i = 0; i < np; i++)
 437     {
 438       TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
 439
 440       Double_t e   = iparticle->Energy();
 441       Double_t px  = iparticle->Px();
 442       Double_t py  = iparticle->Py();
 443       Double_t pz  = iparticle->Pz();
 444
 445       TLorentzVector partIn;
 446       partIn.SetPxPyPzE(px,py,pz,e);
 447       partIn.Boost(beta);
 448       iparticle->SetMomentum(partIn.Px(),partIn.Py(),partIn.Pz(),partIn.E());
 449     }
 450 }
 451
 452
 453 void AliGenMC::AddHeader(AliGenEventHeader* header)
 454 {
 455     // Passes header either to the container or to gAlice
 456     if (fContainer) {
 457         header->SetName(fName);
 458         fContainer->AddHeader(header);
 459     } else {
 460         gAlice->SetGenEventHeader(header);
 461     }
 462 }