Initialization of pointers in default constructor.
[u/mrichter/AliRoot.git] / EVGEN / AliGenSlowNucleons.cxx
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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 <TH1F.h>
31 #include <TF1.h>
32 #include <TCanvas.h>
33
34 #include "AliCollisionGeometry.h"
35 #include "AliGenSlowNucleons.h"
36 #include "AliSlowNucleonModel.h"
37
38  ClassImp(AliGenSlowNucleons)
39     
40  AliGenSlowNucleons::AliGenSlowNucleons():AliGenerator(-1)
41 {
42 // Default constructor
43     fSlowNucleonModel = 0;
44     fCollisionGeometry = 0;
45     fDebugHist1 = 0;
46     fDebugHist2 = 0;
47 }
48
49 AliGenSlowNucleons::AliGenSlowNucleons(Int_t npart)
50     :AliGenerator(npart)
51 {
52 // Constructor
53     fName  = "SlowNucleons";
54     fTitle = "Generator for gray particles in pA collisions";
55     SetPmax();
56     SetTarget();
57     SetNominalCmsEnergy();
58     SetCharge();
59     SetTemperature();
60     SetBetaSource();
61     fSlowNucleonModel = new AliSlowNucleonModel();
62     fCollisionGeometry = 0;
63     fDebug = 0;
64 }
65
66 //____________________________________________________________
67 AliGenSlowNucleons::AliGenSlowNucleons(const AliGenSlowNucleons & sn):
68     AliGenerator(sn)
69 {
70 // Copy constructor
71     sn.Copy(*this);
72 }
73
74 //____________________________________________________________
75 AliGenSlowNucleons::~AliGenSlowNucleons()
76 {
77 // Destructor
78     delete  fSlowNucleonModel;
79 }
80
81 void AliGenSlowNucleons::SetProtonDirection(Float_t dir) {
82 // Set direction of the proton to change between pA (1) and Ap (-1)
83   fProtonDirection = dir / TMath::Abs(dir);
84 }
85
86 void AliGenSlowNucleons::Init()
87 {
88   //
89   // Initialization
90   //
91     Float_t kMass  = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(kProton)->Mass();
92     fMomentum = fCMS/2. * fZTarget / fATarget;
93     fBeta     = fMomentum / TMath::Sqrt(kMass * kMass + fMomentum * fMomentum);
94     if (fDebug) {
95         fDebugHist1 = new TH2F("DebugHist1", "nu vs N_slow", 100, 0., 100., 20, 0., 20.);
96         fDebugHist2 = new TH2F("DebugHist2", "b  vs N_slow", 100, 0., 100., 15, 0., 15.);
97         fCosThetaGrayHist = new TH1F("fCosThetaGrayHist", "Gray particles angle", 100, -1., 1.);
98     }
99     //
100     // non-uniform cos(theta) distribution
101     //
102     if(fThetaDistribution != 0) {
103         fCosTheta = new TF1("fCosTheta",
104                             "(2./3.14159265358979312)/(exp(2./3.14159265358979312)-exp(-2./3.14159265358979312))*exp(2.*x/3.14159265358979312)",
105                             -1., 1.);
106     }
107 }
108
109 void AliGenSlowNucleons::FinishRun()
110 {
111 // End of run action
112 // Show histogram for debugging if requested.
113     if (fDebug) {
114         TCanvas *c = new TCanvas("c","Canvas 1",400,10,600,700);
115         c->Divide(2,1);
116         c->cd(1);
117         fDebugHist1->Draw();
118         c->cd(2);
119         fDebugHist2->Draw();
120         c->cd(3);
121         fCosThetaGrayHist->Draw();
122     }
123 }
124
125
126 void AliGenSlowNucleons::Generate()
127 {
128   //
129   // Generate one event
130   //
131   //
132   // Communication with Gray Particle Model 
133   // 
134     if (fCollisionGeometry) {
135         Float_t b   = fCollisionGeometry->ImpactParameter();
136         Int_t  nn   = fCollisionGeometry->NN();
137         Int_t  nwn  = fCollisionGeometry->NwN();
138         Int_t  nnw  = fCollisionGeometry->NNw();
139         Int_t  nwnw = fCollisionGeometry->NwNw();
140
141         fSlowNucleonModel->GetNumberOfSlowNucleons(fCollisionGeometry, fNgp, fNgn, fNbp, fNbn);
142         if (fDebug) {
143             printf("Nucleons %d %d %d %d \n", fNgp, fNgn, fNbp, fNbn);
144             fDebugHist1->Fill(Float_t(fNgp + fNgn + fNbp + fNbn), fCollisionGeometry->NwN(), 1.);
145             fDebugHist2->Fill(Float_t(fNgp + fNgn + fNbp + fNbn), b, 1.);
146             printf("AliGenSlowNucleons: Impact parameter from Collision Geometry %f %d %d %d %d\n", 
147                    b, nn, nwn, nnw, nwnw);
148         }
149     }     
150
151    //
152     Float_t p[3], theta=0;
153     Float_t origin[3] = {0., 0., 0.};
154     Float_t polar [3] = {0., 0., 0.};    
155     Int_t nt, i, j;
156     Int_t kf;
157     
158     if(fVertexSmear == kPerEvent) {
159         Vertex();
160         for (j=0; j < 3; j++) origin[j] = fVertex[j];
161     } // if kPerEvent
162 //
163 //  Gray protons
164 //
165     fCharge = 1;
166     kf = kProton;    
167     for(i = 0; i < fNgp; i++) {
168         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureG, fBetaSourceG, p, theta);
169         if (fDebug) fCosThetaGrayHist->Fill(TMath::Cos(theta));
170         PushTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
171                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
172         KeepTrack(nt);
173     }
174 //
175 //  Gray neutrons
176 //
177     fCharge = 0;
178     kf = kNeutron;    
179     for(i = 0; i < fNgn; i++) {
180         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureG, fBetaSourceG, p, theta);
181         if (fDebug) fCosThetaGrayHist->Fill(TMath::Cos(theta));
182         PushTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
183                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
184         KeepTrack(nt);
185     }
186 //
187 //  Black protons
188 //
189     fCharge = 1;
190     kf = kProton;    
191     for(i = 0; i < fNbp; i++) {
192         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureB, fBetaSourceB, p, theta);
193         PushTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
194                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
195         KeepTrack(nt);
196     }
197 //
198 //  Black neutrons
199 //
200     fCharge = 0;
201     kf = kNeutron;    
202     for(i = 0; i < fNbn; i++) {
203         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureB, fBetaSourceB, p, theta);
204         PushTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
205                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
206         KeepTrack(nt);
207     }
208 }
209
210
211
212
213 void AliGenSlowNucleons::GenerateSlow(Int_t charge, Double_t T, 
214         Double_t beta, Float_t* q, Float_t &theta)
215
216 {
217 /* 
218    Emit a slow nucleon with "temperature" T [GeV], 
219    from a source moving with velocity beta         
220    Three-momentum [GeV/c] is given back in q[3]    
221 */
222
223  Double_t m, pmax, p, f, phi;
224  TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance();
225  const Double_t kMassProton  = pdg->GetParticle(kProton) ->Mass();
226  const Double_t kMassNeutron = pdg->GetParticle(kNeutron)->Mass();
227  
228  /* Select nucleon type */
229  if(charge == 0) m = kMassNeutron;
230  else m = kMassProton;
231
232  /* Momentum at maximum of Maxwell-distribution */
233
234  pmax = TMath::Sqrt(2*T*(T+sqrt(T*T+m*m)));
235
236  /* Try until proper momentum                                  */
237  /* for lack of primitive function of the Maxwell-distribution */
238  /* a brute force trial-accept loop, normalized at pmax        */
239
240  do
241  {
242      p = Rndm() * fPmax;
243      f = Maxwell(m, p, T) / Maxwell(m , pmax, T);
244  }
245  while(f < Rndm());
246
247  /* Spherical symmetric emission for black particles (beta=0)*/
248  if(beta==0 || fThetaDistribution==0) theta = TMath::ACos(2. * Rndm() - 1.);
249  /* cos theta distributed according to experimental results for gray particles (beta=0.05)*/
250  else if(fThetaDistribution!=0){
251    Double_t costheta = fCosTheta->GetRandom();
252    theta = TMath::ACos(costheta);
253  }
254  //
255  phi   = 2. * TMath::Pi() * Rndm();
256
257  /* Determine momentum components in system of the moving source */
258  q[0] = p * TMath::Sin(theta) * TMath::Cos(phi);
259  q[1] = p * TMath::Sin(theta) * TMath::Sin(phi);
260  q[2] = p * TMath::Cos(theta);
261
262  /* Transform to system of the target nucleus                             */
263  /* beta is passed as negative, because the gray nucleons are slowed down */
264  Lorentz(m, -beta, q);
265
266  /* Transform to laboratory system */
267  Lorentz(m, fBeta, q);
268  q[2] *= fProtonDirection; 
269 }
270
271 Double_t AliGenSlowNucleons::Maxwell(Double_t m, Double_t p, Double_t T)
272 {
273 /* Relativistic Maxwell-distribution */
274     Double_t ekin;
275     ekin = TMath::Sqrt(p*p+m*m)-m;
276     return (p*p * exp(-ekin/T));
277 }
278
279
280 void AliGenSlowNucleons::Lorentz(Double_t m, Double_t beta, Float_t* q)
281 {
282 /* Lorentz transform in the direction of q[2] */
283  
284     Double_t gamma  = 1/sqrt(1-beta*beta); 
285     Double_t energy = sqrt(m*m + q[0]*q[0] + q[1]*q[1] + q[2]*q[2]);
286     q[2] = gamma * (q[2] + beta*energy);
287 }
288
289           
290 AliGenSlowNucleons& AliGenSlowNucleons::operator=(const  AliGenSlowNucleons& rhs)
291 {
292 // Assignment operator
293     rhs.Copy(*this);
294     return *this;
295 }
296
297 void AliGenSlowNucleons::Copy(TObject&) const
298 {
299     //
300     // Copy 
301     //
302     Fatal("Copy","Not implemented!\n");
303 }
304
305
306
307
308
309
310