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