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[u/mrichter/AliRoot.git] / EVGEN / AliGenSlowNucleons.cxx
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13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15
16 /* $Id$ */
17
18 //
19 //  Generator for slow nucleons in pA interactions. 
20 //  Source is modelled by a relativistic Maxwell distributions.
21 //  This class cooparates with AliCollisionGeometry if used inside AliGenCocktail.
22 //  In this case the number of slow nucleons is determined from the number of wounded nuclei
23 //  using a realisation of AliSlowNucleonModel.
24 //  Original code by  Ferenc Sikler  <sikler@rmki.kfki.hu>
25 // 
26
27 #include <TDatabasePDG.h>
28 #include <TPDGCode.h>
29 #include <TH2F.h>
30 #include <TCanvas.h>
31
32 #include "AliCollisionGeometry.h"
33 #include "AliGenSlowNucleons.h"
34 #include "AliSlowNucleonModel.h"
35
36  ClassImp(AliGenSlowNucleons)
37     
38  AliGenSlowNucleons::AliGenSlowNucleons():AliGenerator(-1)
39 {
40 // Default constructor
41     fSlowNucleonModel = 0;
42     fCollisionGeometry = 0;
43 }
44
45 AliGenSlowNucleons::AliGenSlowNucleons(Int_t npart)
46     :AliGenerator(npart)
47 {
48 // Constructor
49     fName  = "SlowNucleons";
50     fTitle = "Generator for gray particles in pA collisions";
51     SetPmax();
52     SetTarget();
53     SetNominalCmsEnergy();
54     SetCharge();
55     SetTemperature();
56     SetBetaSource();
57     fSlowNucleonModel = new AliSlowNucleonModel();
58     fCollisionGeometry = 0;
59     fDebug = 0;
60 }
61
62 AliGenSlowNucleons::AliGenSlowNucleons(const AliGenSlowNucleons & sn):
63     AliGenerator(sn)
64 {
65 // Copy constructor
66     sn.Copy(*this);
67 }
68
69 //____________________________________________________________
70 AliGenSlowNucleons::~AliGenSlowNucleons()
71 {
72 // Destructor
73     delete  fSlowNucleonModel;
74 }
75
76 void AliGenSlowNucleons::SetProtonDirection(Float_t dir) {
77 // Set direction of the proton to change between pA (1) and Ap (-1)
78   fProtonDirection = dir / TMath::Abs(dir);
79 }
80
81 void AliGenSlowNucleons::Init()
82 {
83   //
84   // Initialization
85   //
86     Float_t kMass  = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(kProton)->Mass();
87     fMomentum = fCMS/2. * fZTarget / fATarget;
88     fBeta     = fMomentum / TMath::Sqrt(kMass * kMass + fMomentum * fMomentum);
89     if (fDebug) {
90         fDebugHist1 = new TH2F("DebugHist1", "nu vs N_slow", 100, 0., 100., 20, 0., 20.);
91         fDebugHist2 = new TH2F("DebugHist2", "b  vs N_slow", 100, 0., 100., 15, 0., 15.);
92     }
93 }
94
95 void AliGenSlowNucleons::FinishRun()
96 {
97 // End of run action
98 // Show histogram for debugging if requested.
99     if (fDebug) {
100         TCanvas *c = new TCanvas("c","Canvas 1",400,10,600,700);
101         c->Divide(2,1);
102         c->cd(1);
103         fDebugHist1->Draw();
104         c->cd(2);
105         fDebugHist2->Draw();
106     }
107 }
108
109
110 void AliGenSlowNucleons::Generate()
111 {
112   //
113   // Generate one event
114   //
115   //
116   // Communication with Gray Particle Model 
117   // 
118     if (fCollisionGeometry) {
119         Float_t b   = fCollisionGeometry->ImpactParameter();
120         Int_t  nn   = fCollisionGeometry->NN();
121         Int_t  nwn  = fCollisionGeometry->NwN();
122         Int_t  nnw  = fCollisionGeometry->NNw();
123         Int_t  nwnw = fCollisionGeometry->NwNw();
124
125         fSlowNucleonModel->GetNumberOfSlowNucleons(fCollisionGeometry, fNgp, fNgn, fNbp, fNbn);
126         if (fDebug) {
127             printf("Nucleons %d %d %d %d \n", fNgp, fNgn, fNbp, fNbn);
128             fDebugHist1->Fill(Float_t(fNgp + fNgn + fNbp + fNbn), fCollisionGeometry->NwN(), 1.);
129             fDebugHist2->Fill(Float_t(fNgp + fNgn + fNbp + fNbn), b, 1.);
130             printf("AliGenSlowNucleons: Impact parameter from Collision Geometry %f %d %d %d %d\n", 
131                    b, nn, nwn, nnw, nwnw);
132         }
133     }     
134
135    //
136     Float_t p[3];
137     Float_t origin[3] = {0., 0., 0.};
138     Float_t polar [3] = {0., 0., 0.};    
139     Int_t nt, i, j;
140     Int_t kf;
141     
142     if(fVertexSmear == kPerEvent) {
143         Vertex();
144         for (j=0; j < 3; j++) origin[j] = fVertex[j];
145     } // if kPerEvent
146 //
147 //  Gray protons
148 //
149     fCharge = 1;
150     kf = kProton;    
151     for(i = 0; i < fNgp; i++) {
152         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureG, fBetaSourceG, p);
153         PushTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
154                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
155         KeepTrack(nt);
156     }
157 //
158 //  Gray neutrons
159 //
160     fCharge = 0;
161     kf = kNeutron;    
162     for(i = 0; i < fNgn; i++) {
163         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureG, fBetaSourceG, p);
164         PushTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
165                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
166         KeepTrack(nt);
167     }
168 //
169 //  Black protons
170 //
171     fCharge = 1;
172     kf = kProton;    
173     for(i = 0; i < fNbp; i++) {
174         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureB, fBetaSourceB, p);
175         PushTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
176                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
177         KeepTrack(nt);
178     }
179 //
180 //  Black neutrons
181 //
182     fCharge = 0;
183     kf = kNeutron;    
184     for(i = 0; i < fNbn; i++) {
185         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureB, fBetaSourceB, p);
186         PushTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
187                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
188         KeepTrack(nt);
189     }
190 }
191
192
193
194
195 void AliGenSlowNucleons::GenerateSlow(Int_t charge, Double_t T, Double_t beta, Float_t* q)
196
197 {
198 /* 
199    Emit a slow nucleon with "temperature" T [GeV], 
200    from a source moving with velocity beta         
201    Three-momentum [GeV/c] is given back in q[3]    
202 */
203
204  Double_t m, pmax, p, f, theta, phi;
205  TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance();
206  const Double_t kMassProton  = pdg->GetParticle(kProton) ->Mass();
207  const Double_t kMassNeutron = pdg->GetParticle(kNeutron)->Mass();
208  
209  /* Select nucleon type */
210  if(charge == 0) m = kMassNeutron;
211  else m = kMassProton;
212
213  /* Momentum at maximum of Maxwell-distribution */
214
215  pmax = TMath::Sqrt(2*T*(T+sqrt(T*T+m*m)));
216
217  /* Try until proper momentum                                  */
218  /* for lack of primitive function of the Maxwell-distribution */
219  /* a brute force trial-accept loop, normalized at pmax        */
220
221  do
222  {
223      p = Rndm() * fPmax;
224      f = Maxwell(m, p, T) / Maxwell(m , pmax, T);
225  }
226  while(f < Rndm());
227
228  /* Spherical symmetric emission */
229  theta = TMath::ACos(2. * Rndm() - 1.);
230  phi   = 2. * TMath::Pi() * Rndm();
231
232  /* Determine momentum components in system of the moving source */
233  q[0] = p * TMath::Sin(theta) * TMath::Cos(phi);
234  q[1] = p * TMath::Sin(theta) * TMath::Sin(phi);
235  q[2] = p * TMath::Cos(theta);
236
237  /* Transform to system of the target nucleus                             */
238  /* beta is passed as negative, because the gray nucleons are slowed down */
239  Lorentz(m, -beta, q);
240
241  /* Transform to laboratory system */
242  Lorentz(m, fBeta, q);
243  q[2] *= fProtonDirection; 
244 }
245
246 Double_t AliGenSlowNucleons::Maxwell(Double_t m, Double_t p, Double_t T)
247 {
248 /* Relativistic Maxwell-distribution */
249     Double_t ekin;
250     ekin = TMath::Sqrt(p*p+m*m)-m;
251     return (p*p * exp(-ekin/T));
252 }
253
254
255 void AliGenSlowNucleons::Lorentz(Double_t m, Double_t beta, Float_t* q)
256 {
257 /* Lorentz transform in the direction of q[2] */
258  
259     Double_t gamma  = 1/sqrt(1-beta*beta); 
260     Double_t energy = sqrt(m*m + q[0]*q[0] + q[1]*q[1] + q[2]*q[2]);
261     q[2] = gamma * (q[2] + beta*energy);
262 }
263
264           
265 AliGenSlowNucleons& AliGenSlowNucleons::operator=(const  AliGenSlowNucleons& rhs)
266 {
267 // Assignment operator
268     rhs.Copy(*this);
269     return *this;
270 }
271
272 void AliGenSlowNucleons::Copy(TObject&) const
273 {
274     //
275     // Copy 
276     //
277     Fatal("Copy","Not implemented!\n");
278 }
279
280
281
282
283
284
285