418910ff5491e41b76239b3ffc4ccaabc26395d7
[u/mrichter/AliRoot.git] / EVGEN / AliGenPythia.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  *                                                                        *
7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15
16 /*
17 $Log$
18 Revision 1.36  2001/03/30 07:05:49  morsch
19 Final print-out in finish run.
20 Write parton system for jet-production (preliminary solution).
21
22 Revision 1.35  2001/03/09 13:03:40  morsch
23 Process_t and Struc_Func_t moved to AliPythia.h
24
25 Revision 1.34  2001/02/14 15:50:40  hristov
26 The last particle in event marked using SetHighWaterMark
27
28 Revision 1.33  2001/01/30 09:23:12  hristov
29 Streamers removed (R.Brun)
30
31 Revision 1.32  2001/01/26 19:55:51  hristov
32 Major upgrade of AliRoot code
33
34 Revision 1.31  2001/01/17 10:54:31  hristov
35 Better protection against FPE
36
37 Revision 1.30  2000/12/18 08:55:35  morsch
38 Make AliPythia dependent generartors work with new scheme of random number generation
39
40 Revision 1.29  2000/12/04 11:22:03  morsch
41 Init of sRandom as in 1.15
42
43 Revision 1.28  2000/12/02 11:41:39  morsch
44 Use SetRandom() to initialize random number generator in constructor.
45
46 Revision 1.27  2000/11/30 20:29:02  morsch
47 Initialise static variable sRandom in constructor: sRandom = fRandom;
48
49 Revision 1.26  2000/11/30 07:12:50  alibrary
50 Introducing new Rndm and QA classes
51
52 Revision 1.25  2000/10/18 19:11:27  hristov
53 Division by zero fixed
54
55 Revision 1.24  2000/09/18 10:41:35  morsch
56 Add possibility to use nuclear structure functions from PDF library V8.
57
58 Revision 1.23  2000/09/14 14:05:40  morsch
59 dito
60
61 Revision 1.22  2000/09/14 14:02:22  morsch
62 - Correct conversion from mm to cm when passing particle vertex to MC.
63 - Correct handling of fForceDecay == all.
64
65 Revision 1.21  2000/09/12 14:14:55  morsch
66 Call fDecayer->ForceDecay() at the beginning of Generate().
67
68 Revision 1.20  2000/09/06 14:29:33  morsch
69 Use AliPythia for event generation an AliDecayPythia for decays.
70 Correct handling of "nodecay" option
71
72 Revision 1.19  2000/07/11 18:24:56  fca
73 Coding convention corrections + few minor bug fixes
74
75 Revision 1.18  2000/06/30 12:40:34  morsch
76 Pythia takes care of vertex smearing. Correct conversion from Pythia units (mm) to
77 Geant units (cm).
78
79 Revision 1.17  2000/06/09 20:34:07  morsch
80 All coding rule violations except RS3 corrected
81
82 Revision 1.16  2000/05/15 15:04:20  morsch
83 The full event is written for fNtrack = -1
84 Coding rule violations corrected.
85
86 Revision 1.15  2000/04/26 10:14:24  morsch
87 Particles array has one entry more than pythia particle list. Upper bound of
88 particle loop changed to np-1 (R. Guernane, AM)
89
90 Revision 1.14  2000/04/05 08:36:13  morsch
91 Check status code of particles in Pythia event
92 to avoid double counting as partonic state and final state particle.
93
94 Revision 1.13  1999/11/09 07:38:48  fca
95 Changes for compatibility with version 2.23 of ROOT
96
97 Revision 1.12  1999/11/03 17:43:20  fca
98 New version from G.Martinez & A.Morsch
99
100 Revision 1.11  1999/09/29 09:24:14  fca
101 Introduction of the Copyright and cvs Log
102 */
103
104 #include "AliGenPythia.h"
105 #include "AliDecayerPythia.h"
106 #include "AliRun.h"
107 #include "AliPythia.h"
108 #include "AliPDG.h"
109 #include <TParticle.h>
110 #include <TSystem.h>
111
112  ClassImp(AliGenPythia)
113
114 AliGenPythia::AliGenPythia()
115                  :AliGenerator()
116 {
117 // Default Constructor
118   fDecayer = new AliDecayerPythia();
119   SetEventListRange();
120 }
121
122 AliGenPythia::AliGenPythia(Int_t npart)
123                  :AliGenerator(npart)
124 {
125 // default charm production at 5. 5 TeV
126 // semimuonic decay
127 // structure function GRVHO
128 //
129     fXsection  = 0.;
130     fNucA1=0;
131     fNucA2=0;
132     fParentSelect.Set(5);
133     fChildSelect.Set(5);
134     for (Int_t i=0; i<5; i++) fParentSelect[i]=fChildSelect[i]=0;
135     SetProcess();
136     SetStrucFunc();
137     SetForceDecay();
138     SetPtHard();
139     SetEnergyCMS();
140     fDecayer = new AliDecayerPythia();
141     // Set random number generator 
142     sRandom=fRandom;
143     SetEventListRange();
144 }
145
146 AliGenPythia::AliGenPythia(const AliGenPythia & Pythia)
147 {
148 // copy constructor
149 }
150
151 AliGenPythia::~AliGenPythia()
152 {
153 // Destructor
154 }
155
156 void AliGenPythia::SetEventListRange(Int_t eventFirst, Int_t eventLast)
157 {
158   // Set a range of event numbers, for which a table
159   // of generated particle will be printed
160   fDebugEventFirst = eventFirst;
161   fDebugEventLast  = eventLast;
162   if (fDebugEventLast==-1) fDebugEventLast=fDebugEventFirst;
163 }
164
165 void AliGenPythia::Init()
166 {
167 // Initialisation
168   SetMC(AliPythia::Instance());
169     fPythia=(AliPythia*) fgMCEvGen;
170 //
171     fParentWeight=1./Float_t(fNpart);
172 //
173 //  Forward Paramters to the AliPythia object
174     //    gSystem->Exec("ln -s $ALICE_ROOT/data/Decay.table fort.1");
175     //    fPythia->Pyupda(2,1);    
176     //    gSystem->Exec("rm fort.1");
177
178     fDecayer->SetForceDecay(fForceDecay);    
179     fDecayer->Init();
180
181
182     fPythia->SetCKIN(3,fPtHardMin);
183     fPythia->SetCKIN(4,fPtHardMax);    
184     if (fNucA1 > 0 && fNucA2 > 0) fPythia->SetNuclei(fNucA1, fNucA2);  
185     fPythia->ProcInit(fProcess,fEnergyCMS,fStrucFunc);
186
187     //    fPythia->Pylist(0);
188     //    fPythia->Pystat(2);
189 //  Parent and Children Selection
190     switch (fProcess) 
191     {
192     case kPyCharm:
193         fParentSelect[0]=411;
194         fParentSelect[1]=421;
195         fParentSelect[2]=431;
196         fParentSelect[3]=4122;  
197         break;
198     case kPyCharmUnforced:
199         fParentSelect[0]=411;
200         fParentSelect[1]=421;
201         fParentSelect[2]=431;
202         fParentSelect[3]=4122;  
203         break;
204     case kPyBeauty:
205         fParentSelect[0]=511;
206         fParentSelect[1]=521;
207         fParentSelect[2]=531;
208         fParentSelect[3]=5122;  
209         break;
210     case kPyBeautyUnforced:
211         fParentSelect[0]=511;
212         fParentSelect[1]=521;
213         fParentSelect[2]=531;
214         fParentSelect[3]=5122;  
215         break;
216     case kPyJpsiChi:
217     case kPyJpsi:
218         fParentSelect[0]=443;
219         break;
220     case kPyMb:
221     case kPyJets:
222     case kPyDirectGamma:
223         break;
224     }
225
226     switch (fForceDecay) 
227     {
228     case kSemiElectronic:
229     case kDiElectron:
230     case kBJpsiDiElectron:
231     case kBPsiPrimeDiElectron:
232         fChildSelect[0]=kElectron;      
233         break;
234     case kSemiMuonic:
235     case kDiMuon:
236     case kBJpsiDiMuon:
237     case kBPsiPrimeDiMuon:
238     case kPiToMu:
239     case kKaToMu:
240         fChildSelect[0]=kMuonMinus;
241         break;
242     case kHadronicD:
243       fChildSelect[0]=kPiPlus;
244       fChildSelect[1]=kKPlus;
245       break;
246     case kAll:
247     case kNoDecay:
248       break;
249     }
250 }
251
252 void AliGenPythia::Generate()
253 {
254 // Generate one event
255     fDecayer->ForceDecay();
256
257     Float_t polar[3]   =   {0,0,0};
258     Float_t origin[3]  =   {0,0,0};
259     Float_t originP[3] =   {0,0,0};
260     Float_t origin0[3] =   {0,0,0};
261     Float_t p[3], pP[4];
262 //    Float_t random[6];
263     static TClonesArray *particles;
264 //  converts from mm/c to s
265     const Float_t kconv=0.001/2.999792458e8;
266     
267     
268 //
269     Int_t nt=0;
270     Int_t ntP=0;
271     Int_t jev=0;
272     Int_t j, kf;
273
274     if(!particles) particles=new TClonesArray("TParticle",1000);
275     
276     fTrials=0;
277     for (j=0;j<3;j++) origin0[j]=fOrigin[j];
278     if(fVertexSmear==kPerEvent) {
279         fPythia->SetMSTP(151,1);
280         for (j=0;j<3;j++) {
281             fPythia->SetPARP(151+j, fOsigma[j]/10.);
282         }
283     } else if (fVertexSmear==kPerTrack) {
284         fPythia->SetMSTP(151,0);
285     }
286     
287     while(1)
288     {
289         fPythia->Pyevnt();
290         if (gAlice->GetEvNumber()>=fDebugEventFirst &&
291             gAlice->GetEvNumber()<=fDebugEventLast) fPythia->Pylist(1);
292         fTrials++;
293         fPythia->ImportParticles(particles,"All");
294         Int_t np = particles->GetEntriesFast();
295         printf("\n **************************************************%d\n",np);
296         Int_t nc=0;
297         if (np == 0 ) continue;
298         if (fProcess != kPyMb && fProcess != kPyJets && fProcess != kPyDirectGamma) {
299             for (Int_t i = 0; i<np-1; i++) {
300                 TParticle *  iparticle = (TParticle *) particles->At(i);
301                 Int_t ks = iparticle->GetStatusCode();
302                 kf = CheckPDGCode(iparticle->GetPdgCode());
303                 if (ks==21) continue;
304                 fChildWeight=(fDecayer->GetPartialBranchingRatio(kf))*fParentWeight;      
305 //
306 // Parent
307                 if (ParentSelected(TMath::Abs(kf))) {
308                     if (KinematicSelection(iparticle)) {
309                         if (nc==0) {
310 //
311 // Store information concerning the hard scattering process
312 //
313                             Float_t massP  = fPythia->GetPARI(13);
314                             Float_t   ptP  = fPythia->GetPARI(17);
315                             Float_t    yP  = fPythia->GetPARI(37);
316                             Float_t  xmtP  = sqrt(ptP*ptP+massP*massP);
317                             Float_t    ty  = Float_t(TMath::TanH(yP));
318                             pP[0] = ptP;
319                             pP[1] = 0;
320                             pP[2] = xmtP*ty/sqrt(1.-ty*ty);
321                             pP[3] = massP;
322                             gAlice->SetTrack(0,-1,-1,
323                                              pP,originP,polar,
324                                              0,kPPrimary,ntP,fParentWeight);
325 //                                           0,"Hard Scat.",ntP,fParentWeight);
326                             gAlice->KeepTrack(ntP);
327                         }
328                         nc++;
329 //
330 // store parent track information
331                         p[0]=iparticle->Px();
332                         p[1]=iparticle->Py();
333                         p[2]=iparticle->Pz();
334                         origin[0]=origin0[0]+iparticle->Vx()/10.;
335                         origin[1]=origin0[1]+iparticle->Vy()/10.;
336                         origin[2]=origin0[2]+iparticle->Vz()/10.;
337
338                         Int_t ifch=iparticle->GetFirstDaughter();
339                         Int_t ilch=iparticle->GetLastDaughter();        
340
341                         if ((ifch !=0 && ilch !=0) || fForceDecay == kNoDecay) {
342                           Int_t trackit=0;
343                           if (fForceDecay == kNoDecay) trackit = 1;
344                             gAlice->SetTrack(trackit,ntP,kf,
345                                              p,origin,polar,
346                                              0,kPPrimary,nt,fParentWeight);
347                             gAlice->KeepTrack(nt);
348                             Int_t iparent = nt;
349 //
350 // Children         
351                             if (fForceDecay != kNoDecay) {
352                               for (j=ifch; j<=ilch; j++)
353                                 {
354                                   TParticle *  ichild = 
355                                     (TParticle *) particles->At(j-1);
356                                   kf = CheckPDGCode(ichild->GetPdgCode());
357 //
358 // 
359                                   if (ChildSelected(TMath::Abs(kf))) {
360                                     origin[0]=origin0[0]+ichild->Vx()/10.;
361                                     origin[1]=origin0[1]+ichild->Vy()/10.;
362                                     origin[2]=origin0[2]+ichild->Vz()/10.;              
363                                     p[0]=ichild->Px();
364                                     p[1]=ichild->Py();
365                                     p[2]=ichild->Pz();
366                                     Float_t tof=kconv*ichild->T();
367                                     gAlice->SetTrack(fTrackIt, iparent, kf,
368                                                      p,origin,polar,
369                                                      tof,kPDecay,nt,fChildWeight);
370                                     gAlice->KeepTrack(nt);
371                                   } // select child
372                                 } // child loop
373                             } 
374                         }
375                     } // kinematic selection
376                 } // select particle
377             } // particle loop
378         } else {
379             for (Int_t i = 0; i<np-1; i++) {
380                 TParticle *  iparticle = (TParticle *) particles->At(i);
381                 kf = CheckPDGCode(iparticle->GetPdgCode());
382                 Int_t ks = iparticle->GetStatusCode();
383                 Int_t km = iparticle->GetFirstMother();
384                 //      printf("\n process %d %d\n", ks,km);
385                 
386                 if ((ks==1 && kf!=0 && KinematicSelection(iparticle)) ||
387                     (fProcess == kPyJets && ks == 21 && km == 0 && i>1)) {
388                     nc++;
389 //
390 // store track information
391                     p[0]=iparticle->Px();
392                     p[1]=iparticle->Py();
393                     p[2]=iparticle->Pz();
394                     origin[0]=origin0[0]+iparticle->Vx()/10.;
395                     origin[1]=origin0[1]+iparticle->Vy()/10.;
396                     origin[2]=origin0[2]+iparticle->Vz()/10.;
397                     Float_t tof=kconv*iparticle->T();
398                     gAlice->SetTrack(fTrackIt,-1,kf,p,origin,polar,
399                                      tof,kPPrimary,nt);
400                     gAlice->KeepTrack(nt);
401                 } // select particle
402             } // particle loop 
403             printf("\n I've put %i particles on the stack \n",nc);
404         } // mb ?
405         if (nc > 0) {
406             jev+=nc;
407             if (jev >= fNpart || fNpart == -1) {
408                 fKineBias=Float_t(fNpart)/Float_t(fTrials);
409                 printf("\n Trials: %i %i %i\n",fTrials, fNpart, jev);
410                 break;
411             }
412         }
413     } // event loop
414     gAlice->SetHighWaterMark(nt);
415 //  adjust weight due to kinematic selection
416     AdjustWeights();
417 //  get cross-section
418     fXsection=fPythia->GetPARI(1);
419 }
420
421 void AliGenPythia::FinishRun()
422 {
423 // Print x-section summary
424     fPythia->Pystat(1);
425 }
426
427 Bool_t AliGenPythia::ParentSelected(Int_t ip)
428 {
429 // True if particle is in list of parent particles to be selected
430     for (Int_t i=0; i<5; i++)
431     {
432         if (fParentSelect[i]==ip) return kTRUE;
433     }
434     return kFALSE;
435 }
436
437 Bool_t AliGenPythia::ChildSelected(Int_t ip)
438 {
439 // True if particle is in list of decay products to be selected
440     if (fForceDecay == kAll) return kTRUE;
441     
442     for (Int_t i=0; i<5; i++)
443     {
444         if (fChildSelect[i]==ip) return kTRUE;
445     }
446     return kFALSE;
447 }
448
449 Bool_t AliGenPythia::KinematicSelection(TParticle *particle)
450 {
451 // Perform kinematic selection
452     Float_t px=particle->Px();
453     Float_t py=particle->Py();
454     Float_t pz=particle->Pz();
455     Float_t  e=particle->Energy();
456
457 //
458 //  transverse momentum cut    
459     Float_t pt=TMath::Sqrt(px*px+py*py);
460     if (pt > fPtMax || pt < fPtMin) 
461     {
462 //      printf("\n failed pt cut %f %f %f \n",pt,fPtMin,fPtMax);
463         return kFALSE;
464     }
465 //
466 // momentum cut
467     Float_t p=TMath::Sqrt(px*px+py*py+pz*pz);
468     if (p > fPMax || p < fPMin) 
469     {
470 //      printf("\n failed p cut %f %f %f \n",p,fPMin,fPMax);
471         return kFALSE;
472     }
473     
474 //
475 // theta cut
476     Float_t  theta = Float_t(TMath::ATan2(Double_t(pt),Double_t(pz)));
477     if (theta > fThetaMax || theta < fThetaMin) 
478     {
479 //      printf("\n failed theta cut %f %f %f \n",theta,fThetaMin,fThetaMax);
480         return kFALSE;
481     }
482
483 //
484 // rapidity cut
485     if ( (e-pz)<=0 || (e+pz)<=0 ) {
486       return kFALSE;
487     }
488     else {
489       Float_t y = 0.5*TMath::Log((e+pz)/(e-pz));
490       if (y > fYMax || y < fYMin)
491         {
492 //      printf("\n failed y cut %f %f %f \n",y,fYMin,fYMax);
493           return kFALSE;
494         }
495     }
496
497 //
498 // phi cut
499     Float_t phi=Float_t(TMath::ATan2(Double_t(py),Double_t(px)));
500     if (phi > fPhiMax || phi < fPhiMin)
501     {
502 //      printf("\n failed phi cut %f %f %f \n",phi,fPhiMin,fPhiMax);
503         return kFALSE;
504     }
505
506     return kTRUE;
507 }
508 void AliGenPythia::AdjustWeights()
509 {
510 // Adjust the weights after generation of all events
511 //
512     TParticle *part;
513     Int_t ntrack=gAlice->GetNtrack();
514     for (Int_t i=0; i<ntrack; i++) {
515         part= gAlice->Particle(i);
516         part->SetWeight(part->GetWeight()*fKineBias);
517     }
518 }
519
520 Int_t AliGenPythia::CheckPDGCode(Int_t pdgcode)
521 {
522 //
523 //  If the particle is in a diffractive state, then take action accordingly
524   switch (pdgcode) {
525   case 91:
526     return 92;
527   case 110:
528     //rho_diff0 -- difficult to translate, return rho0
529     return 113;
530   case 210:
531     //pi_diffr+ -- change to pi+
532     return 211;
533   case 220:
534     //omega_di0 -- change to omega0
535     return 223;
536   case 330:
537     //phi_diff0 -- return phi0
538     return 333;
539   case 440:
540     //J/psi_di0 -- return J/psi
541     return 443;
542   case 2110:
543     //n_diffr -- return neutron
544     return 2112;
545   case 2210:
546     //p_diffr+ -- return proton
547     return 2212;
548   }
549   //non diffractive state -- return code unchanged
550   return pdgcode;
551 }
552
553     
554 void AliGenPythia::SetNuclei(Int_t a1, Int_t a2)
555 {
556 // Treat protons as inside nuclei with mass numbers a1 and a2  
557     fNucA1 = a1;
558     fNucA2 = a2;
559 }
560         
561           
562 AliGenPythia& AliGenPythia::operator=(const  AliGenPythia& rhs)
563 {
564 // Assignment operator
565     return *this;
566 }
567
568
569
570 #ifdef never
571 void AliGenPythia::Streamer(TBuffer &R__b)
572 {
573    // Stream an object of class AliGenPythia.
574
575    if (R__b.IsReading()) {
576       Version_t R__v = R__b.ReadVersion(); if (R__v) { }
577       AliGenerator::Streamer(R__b);
578       R__b >> (Int_t&)fProcess;
579       R__b >> (Int_t&)fStrucFunc;
580       R__b >> (Int_t&)fForceDecay;
581       R__b >> fEnergyCMS;
582       R__b >> fKineBias;
583       R__b >> fTrials;
584       fParentSelect.Streamer(R__b);
585       fChildSelect.Streamer(R__b);
586       R__b >> fXsection;
587 //      (AliPythia::Instance())->Streamer(R__b);
588       R__b >> fPtHardMin;
589       R__b >> fPtHardMax;
590 //      if (fDecayer) fDecayer->Streamer(R__b);
591    } else {
592       R__b.WriteVersion(AliGenPythia::IsA());
593       AliGenerator::Streamer(R__b);
594       R__b << (Int_t)fProcess;
595       R__b << (Int_t)fStrucFunc;
596       R__b << (Int_t)fForceDecay;
597       R__b << fEnergyCMS;
598       R__b << fKineBias;
599       R__b << fTrials;
600       fParentSelect.Streamer(R__b);
601       fChildSelect.Streamer(R__b);
602       R__b << fXsection;
603 //      R__b << fPythia;
604       R__b << fPtHardMin;
605       R__b << fPtHardMax;
606       //     fDecayer->Streamer(R__b);
607    }
608 }
609 #endif
610