Slow nucleon generator and model.
[u/mrichter/AliRoot.git] / EVGEN / AliGenSlowNucleons.cxx
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14  **************************************************************************/
15
16 /*
17 $Log$
18 */
19
20 /*
21   Generator for slow nucluons in pA interactions. 
22   Source is modelled by a relativistic Maxwell distributions.
23   Original code by  Ferenc Sikler  <sikler@rmki.kfki.hu>
24  */
25
26 #include <TDatabasePDG.h>
27 #include <TPDGCode.h>
28 #include <TH2F.h>
29
30 #include "AliCollisionGeometry.h"
31 #include "AliGenSlowNucleons.h"
32 #include "AliSlowNucleonModel.h"
33
34  ClassImp(AliGenSlowNucleons)
35     
36  AliGenSlowNucleons::AliGenSlowNucleons():AliGenerator(-1)
37 {
38 // Default constructor
39     fSlowNucleonModel = 0;
40     fCollisionGeometry = 0;
41 }
42
43 AliGenSlowNucleons::AliGenSlowNucleons(Int_t npart)
44     :AliGenerator(npart)
45 {
46 // Constructor
47     fName  = "SlowNucleons";
48     fTitle = "Generator for gray particles in pA collisions";
49     SetPmax();
50     SetTarget();
51     SetNominalCmsEnergy();
52     SetCharge();
53     SetTemperature();
54     SetBetaSource();
55     fSlowNucleonModel = new AliSlowNucleonModel();
56     fCollisionGeometry = 0;
57     fDebug = 0;
58 }
59
60 //____________________________________________________________
61 AliGenSlowNucleons::~AliGenSlowNucleons()
62 {
63 // Destructor
64     delete  fSlowNucleonModel;
65 }
66
67
68 void AliGenSlowNucleons::Init()
69 {
70   //
71   // Initialization
72   //
73     Float_t kMass  = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(kProton)->Mass();
74     fMomentum = fCMS/2. * fZTarget / fATarget;
75     fBeta     = fMomentum / TMath::Sqrt(kMass * kMass + fMomentum * fMomentum);
76     if (fDebug) {
77         fDebugHist = new TH2F("DebugHist", "N_heavy vs nu", 50, 0., 50., 50, 0., 50.);
78     }
79 }
80
81 void AliGenSlowNucleons::FinishRun()
82 {
83     if (fDebug) {
84         fDebugHist->Draw();
85     }
86 }
87
88
89 void AliGenSlowNucleons::Generate()
90 {
91   //
92   // Generate one event
93   //
94   //
95   // Communication with Gray Particle Model 
96   // 
97     Int_t ngp, ngn, nbp, nbn;
98
99     Float_t b = fCollisionGeometry->ImpactParameter();
100     Int_t  nn   = fCollisionGeometry->NN();
101     Int_t  nwn  = fCollisionGeometry->NwN();
102     Int_t  nnw  = fCollisionGeometry->NNw();
103     Int_t  nwnw = fCollisionGeometry->NwNw();
104
105     printf("AliGenSlowNucleons: Impact parameter from Collision Geometry %f %d %d %d %d\n", 
106            b, nn, nwn, nnw, nwnw);
107         
108     fSlowNucleonModel->GetNumberOfSlowNucleons(fCollisionGeometry, ngp, ngn, nbp, nbn);
109
110     if (fDebug) {
111         printf("nucleons %d %d %d %d \n", ngp, ngn, nbp, nbn);
112         
113         fDebugHist->Fill(Float_t(ngp + ngn + nbp + nbn), fCollisionGeometry->NwN(), 1.);
114     }
115     
116
117    //
118     Float_t p[3];
119     Float_t origin[3] = {0., 0., 0.};
120     Float_t polar [3] = {0., 0., 0.};    
121     Int_t nt, i;
122     Int_t kf;
123 //
124 //  Gray protons
125 //
126     fCharge = 1;
127     kf = kProton;    
128     for(i = 0; i < ngp; i++) {
129         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureG, fBetaSourceG, p);
130         SetTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
131                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
132         KeepTrack(nt);
133     }
134 //
135 //  Gray neutrons
136 //
137     fCharge = 0;
138     kf = kNeutron;    
139     for(i = 0; i < ngn; i++) {
140         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureG, fBetaSourceG, p);
141         SetTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
142                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
143         KeepTrack(nt);
144     }
145 //
146 //  Black protons
147 //
148     fCharge = 1;
149     kf = kProton;    
150     for(i = 0; i < nbp; i++) {
151         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureB, fBetaSourceB, p);
152         SetTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
153                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
154         KeepTrack(nt);
155     }
156 //
157 //  Black neutrons
158 //
159     fCharge = 0;
160     kf = kNeutron;    
161     for(i = 0; i < nbn; i++) {
162         GenerateSlow(fCharge, fTemperatureB, fBetaSourceB, p);
163         SetTrack(fTrackIt, -1, kf, p, origin, polar,
164                  0., kPNoProcess, nt, 1.);
165         KeepTrack(nt);
166     }
167 }
168
169
170
171
172 void AliGenSlowNucleons::GenerateSlow(Int_t charge, Double_t T, Double_t beta, Float_t* q)
173 /* 
174    Emit a slow nucleon with "temperature" T [GeV], 
175    from a source moving with velocity beta         
176    Three-momentum [GeV/c] is given back in q[3]    
177 */
178
179 {
180  Double_t m, pmax, p, f, theta, phi;
181  
182  TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance();
183  const Double_t kMassProton  = pdg->GetParticle(kProton) ->Mass();
184  const Double_t kMassNeutron = pdg->GetParticle(kNeutron)->Mass();
185  
186  /* Select nucleon type */
187  if(charge == 0) m = kMassNeutron;
188  else m = kMassProton;
189
190  /* Momentum at maximum of Maxwell-distribution */
191
192  pmax = TMath::Sqrt(2*T*(T+sqrt(T*T+m*m)));
193
194  /* Try until proper momentum                                  */
195  /* for lack of primitive function of the Maxwell-distribution */
196  /* a brute force trial-accept loop, normalized at pmax        */
197
198  do
199  {
200      p = Rndm() * fPmax;
201      f = Maxwell(m, p, T) / Maxwell(m , pmax, T);
202  }
203  while(f < Rndm());
204
205  /* Spherical symmetric emission */
206  theta = TMath::ACos(2. * Rndm() - 1.);
207  phi   = 2. * TMath::Pi() * Rndm();
208
209  /* Determine momentum components in system of the moving source */
210  q[0] = p * TMath::Sin(theta) * TMath::Cos(phi);
211  q[1] = p * TMath::Sin(theta) * TMath::Sin(phi);
212  q[2] = p * TMath::Cos(theta);
213
214  /* Transform to system of the target nucleus                             */
215  /* beta is passed as negative, because the gray nucleons are slowed down */
216  Lorentz(m, -beta, q);
217
218  /* Transform to laboratory system */
219  Lorentz(m, fBeta, q);
220 }
221
222 Double_t AliGenSlowNucleons::Maxwell(Double_t m, Double_t p, Double_t T)
223 {
224 /* Relativistic Maxwell-distribution */
225     Double_t ekin;
226     ekin = TMath::Sqrt(p*p+m*m)-m;
227     return (p*p * exp(-ekin/T));
228 }
229
230
231 void AliGenSlowNucleons::Lorentz(Double_t m, Double_t beta, Float_t* q)
232 {
233 /* Lorentz transform in the direction of q[2] */
234  
235     Double_t gamma  = 1/sqrt(1-beta*beta); 
236     Double_t energy = sqrt(m*m + q[0]*q[0] + q[1]*q[1] + q[2]*q[2]);
237     q[2] = gamma * (q[2] + beta*energy);
238 }
239
240
241
242
243
244
245