LambdaBLambda force decay option added.
[u/mrichter/AliRoot.git] / EVGEN / AliGenMC.cxx
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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 "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 kJpsiDiMuon:
134     case kBJpsiDiMuon:
135     case kBPsiPrimeDiMuon:
136     case kPiToMu:
137     case kKaToMu:
138     case kWToMuon:
139     case kWToCharmToMuon:
140     case kZDiMuon:
141     case kZDiElectron:
142         fChildSelect[0]=kMuonMinus;
143         break;
144     case kWToCharm:
145         break;
146     case kHadronicD:
147     case kHadronicDWithout4Bodies:
148         fChildSelect[0]=kPiPlus;
149         fChildSelect[1]=kKPlus;
150         break;
151     case kPhiKK:
152         fChildSelect[0]=kKPlus;
153         break;
154     case kBJpsi:
155         fChildSelect[0]= 443;
156         break;
157    case kChiToJpsiGammaToMuonMuon:
158         fChildSelect[0]= 22;
159         fChildSelect[1]= 13;
160         break;
161     case kChiToJpsiGammaToElectronElectron:
162         fChildSelect[0]= 22;
163         fChildSelect[1]= 11;
164         break;
165     case kLambda:       
166         fChildSelect[0]= kProton;
167         fChildSelect[1]= 211;
168         break;
169     case kPsiPrimeJpsiDiElectron:
170         fChildSelect[0]= 211;
171         fChildSelect[1]= 11;
172         break;
173     case kGammaEM:
174         fChildSelect[0] = kGamma;       
175         break;
176     case kOmega:
177     case kAll:
178     case kAllMuonic:
179     case kNoDecay:
180     case kNoDecayHeavy:
181     case kNoDecayBeauty:
182     case kNeutralPion:
183     case kLambdaBLambda:  
184         break;
185     }
186
187     if (fZTarget != 0 && fAProjectile != 0) 
188     {
189         fDyBoost    = - 0.5 * TMath::Log(Double_t(fZProjectile) * Double_t(fATarget) / 
190                                          (Double_t(fZTarget)    * Double_t(fAProjectile)));
191     }
192 }
193
194
195 Bool_t AliGenMC::ParentSelected(Int_t ip) const
196 {
197 // True if particle is in list of parent particles to be selected
198     for (Int_t i=0; i<8; i++)
199     {
200         if (fParentSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
201     }
202     return kFALSE;
203 }
204
205 Bool_t AliGenMC::ChildSelected(Int_t ip) const
206 {
207 // True if particle is in list of decay products to be selected
208     for (Int_t i=0; i<5; i++)
209     {
210         if (fChildSelect.At(i) == ip) return kTRUE;
211     }
212     return kFALSE;
213 }
214
215 Bool_t AliGenMC::KinematicSelection(const TParticle *particle, Int_t flag) const
216 {
217 // Perform kinematic selection
218     Double_t pz    = particle->Pz();
219     Double_t pt    = particle->Pt();
220     Double_t p     = particle->P();
221     Double_t theta = particle->Theta();
222     Double_t mass  = particle->GetCalcMass();
223     Double_t mt2   = pt * pt + mass * mass;
224     Double_t phi   = particle->Phi();
225     Double_t e     = particle->Energy();
226     
227     if (e == 0.)     
228         e = TMath::Sqrt(p * p + mass * mass);
229
230     
231     Double_t y, y0;
232
233     if (TMath::Abs(pz) <  e) {
234         y = 0.5*TMath::Log((e+pz)/(e-pz));
235     } else {
236         y = 1.e10;
237     }
238     
239     if (mt2) {
240         y0 = 0.5*TMath::Log((e+TMath::Abs(pz))*(e+TMath::Abs(pz))/mt2);
241     } else {
242         if (TMath::Abs(y) < 1.e10) {
243             y0 = y;
244         } else {
245             y0 = 1.e10;
246         }
247     }
248       
249     y = (pz < 0) ? -y0 : y0;
250     
251     if (flag == 0) {
252 //
253 // Primary particle cuts
254 //
255 //  transverse momentum cut    
256         if (pt > fPtMax || pt < fPtMin) {
257 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fPtMin,fPtMax);
258             return kFALSE;
259         }
260 //
261 // momentum cut
262         if (p > fPMax || p < fPMin) {
263 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fPMin,fPMax);
264             return kFALSE;
265         }
266 //
267 // theta cut
268         if (theta > fThetaMax || theta < fThetaMin) {
269 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fThetaMin,fThetaMax);
270             return kFALSE;
271         }
272 //
273 // rapidity cut
274         if (y > fYMax || y < fYMin) {
275 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fYMin,fYMax);
276             return kFALSE;
277         }
278 //
279 // phi cut
280         if (phi > fPhiMax || phi < fPhiMin) {
281 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fPhiMin,fPhiMax);
282             return kFALSE;
283         }
284     } else {
285 //
286 // Decay product cuts
287 //
288 //  transverse momentum cut    
289         if (pt > fChildPtMax || pt < fChildPtMin) {
290 //          printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fChildPtMin,fChildPtMax);
291             return kFALSE;
292         }
293 //
294 // momentum cut
295         if (p > fChildPMax || p < fChildPMin) {
296 //          printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fChildPMin,fChildPMax);
297             return kFALSE;
298         }
299 //
300 // theta cut
301         if (theta > fChildThetaMax || theta < fChildThetaMin) {
302 //          printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fChildThetaMin,fChildThetaMax);
303             return kFALSE;
304         }
305 //
306 // rapidity cut
307         if (y > fChildYMax || y < fChildYMin) {
308 //          printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fChildYMin,fChildYMax);
309             return kFALSE;
310         }
311 //
312 // phi cut
313         if (phi > fChildPhiMax || phi < fChildPhiMin) {
314 //          printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fChildPhiMin,fChildPhiMax);
315             return kFALSE;
316         }
317     }
318     
319     return kTRUE;
320 }
321
322 Bool_t AliGenMC::CheckAcceptanceGeometry(Int_t np, TClonesArray* particles)
323 {
324 // Check the geometrical acceptance for particle.
325
326   Bool_t check ;  
327   Int_t numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
328   Int_t numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut = 0;
329   TParticle * particle;
330   Int_t i;
331   for (i = 0; i < np; i++) {
332     particle =  (TParticle *) particles->At(i);
333     if( TMath::Abs( particle->GetPdgCode() ) == TMath::Abs( fPdgCodeParticleforAcceptanceCut ) ) {
334       numberOfPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
335       if (fGeometryAcceptance->Impact(particle)) numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut++;
336     }   
337   }
338   if ( numberOfAcceptedPdgCodeParticleforAcceptanceCut > (fNumberOfAcceptedParticles-1) )
339     check = kTRUE;
340   else
341     check = kFALSE;
342
343   return check;
344 }
345
346 Int_t AliGenMC::CheckPDGCode(Int_t pdgcode) const
347 {
348 //
349 //  If the particle is in a diffractive state, then take action accordingly
350   switch (pdgcode) {
351   case 91:
352     return 92;
353   case 110:
354     //rho_diff0 -- difficult to translate, return rho0
355     return 113;
356   case 210:
357     //pi_diffr+ -- change to pi+
358     return 211;
359   case 220:
360     //omega_di0 -- change to omega0
361     return 223;
362   case 330:
363     //phi_diff0 -- return phi0
364     return 333;
365   case 440:
366     //J/psi_di0 -- return J/psi
367     return 443;
368   case 2110:
369     //n_diffr -- return neutron
370     return 2112;
371   case 2210:
372     //p_diffr+ -- return proton
373     return 2212;
374   }
375   //non diffractive state -- return code unchanged
376   return pdgcode;
377 }
378
379 void AliGenMC::Boost()
380 {
381 //
382 // Boost cms into LHC lab frame
383 //
384
385     Double_t beta  = TMath::TanH(fDyBoost);
386     Double_t gamma = 1./TMath::Sqrt((1.-beta)*(1.+beta));
387     Double_t gb    = gamma * beta;
388
389     //    printf("\n Boosting particles to lab frame %f %f %f", fDyBoost, beta, gamma);
390     
391     Int_t i;
392     Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
393     for (i = 0; i < np; i++) 
394     {
395         TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
396
397         Double_t e   = iparticle->Energy();
398         Double_t px  = iparticle->Px();
399         Double_t py  = iparticle->Py();
400         Double_t pz  = iparticle->Pz();
401
402         Double_t eb  = gamma * e -      gb * pz;
403         Double_t pzb =   -gb * e +   gamma * pz;
404
405         iparticle->SetMomentum(px, py, pzb, eb);
406     }
407 }
408
409 void AliGenMC::BeamCrossAngle()
410 {
411   // Applies a boost in the y-direction in order to take into account the 
412   // beam crossing angle
413
414   Double_t thetaPr0, phiPr0, pyPr2, pzPr2;
415   TVector3 beta;
416   
417   thetaPr0 = fXingAngleY / 2.;
418   phiPr0 = 0;
419
420   // Momentum of the CMS system
421   pyPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Sin(thetaPr0); 
422   pzPr2 = TMath::Sqrt(fEnergyCMS * fEnergyCMS/ 4 - 0.938 * 0.938) * TMath::Cos(thetaPr0);
423
424   TLorentzVector proj1Vect, proj2Vect, projVect;
425   proj1Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2, pzPr2, fEnergyCMS/2);
426   proj2Vect.SetPxPyPzE(0., pyPr2,-pzPr2, fEnergyCMS/2);
427   projVect = proj1Vect + proj2Vect;
428   beta=(1. / projVect.E()) * (projVect.Vect());
429
430   Int_t i;
431   Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
432   for (i = 0; i < np; i++) 
433     {
434       TParticle* iparticle = (TParticle*) fParticles.At(i);
435
436       Double_t e   = iparticle->Energy();
437       Double_t px  = iparticle->Px();
438       Double_t py  = iparticle->Py();
439       Double_t pz  = iparticle->Pz();
440       
441       TLorentzVector partIn;
442       partIn.SetPxPyPzE(px,py,pz,e);
443       partIn.Boost(beta);
444       iparticle->SetMomentum(partIn.Px(),partIn.Py(),partIn.Pz(),partIn.E());
445     }
446 }
447
448
449 void AliGenMC::AddHeader(AliGenEventHeader* header)
450 {
451     // Passes header either to the container or to gAlice
452     if (fContainer) {
453         fContainer->AddHeader(header);
454     } else {
455         gAlice->SetGenEventHeader(header);      
456     }
457 }