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