Merge branch 'master' of https://git.cern.ch/reps/AliRoot
[u/mrichter/AliRoot.git] / EVGEN / AliGenMC.cxx
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4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
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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, phiPr0, pyPr2, pzPr2;
418   TVector3 beta;
419   
420   thetaPr0 = fXingAngleY / 2.;
421   phiPr0 = 0;
422
423   // Momentum of the CMS system
424   pyPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Sin(thetaPr0); 
425   pzPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Cos(thetaPr0);
426
427   TLorentzVector proj1Vect, proj2Vect, projVect;
428   proj1Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2, pzPr2, fEnergyCMS/2);
429   proj2Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2,-pzPr2, fEnergyCMS/2);
430   projVect = proj1Vect + proj2Vect;
431   beta=(1. / projVect.E()) * (projVect.Vect());
432
433   Int_t i;
434   Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
435   for (i = 0; i < np; i++) 
436     {
437       TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
438
439       Double_t e   = iparticle->Energy();
440       Double_t px  = iparticle->Px();
441       Double_t py  = iparticle->Py();
442       Double_t pz  = iparticle->Pz();
443       
444       TLorentzVector partIn;
445       partIn.SetPxPyPzE(px,py,pz,e);
446       partIn.Boost(beta);
447       iparticle->SetMomentum(partIn.Px(),partIn.Py(),partIn.Pz(),partIn.E());
448     }
449 }
450
451
452 void AliGenMC::AddHeader(AliGenEventHeader* header)
453 {
454     // Passes header either to the container or to gAlice
455     if (fContainer) {
456         header->SetName(fName);
457         fContainer->AddHeader(header);
458     } else {
459         gAlice->SetGenEventHeader(header);      
460     }
461 }