Adding Domenico Colella as responsible for SPD part in TRI pp
[u/mrichter/AliRoot.git] / FASTSIM / AliFastGlauber.h
1 #ifndef ALIFASTGLAUBER_H
2 #define ALIFASTGLAUBER_H
3 /* Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
4  * See cxx source for full Copyright notice                               */
5
6 /* $Id$ */
7
8 // Utility class to make simple Glauber type calculations for collision geometries:
9 // Impact parameter, production points, reaction plane dependence
10 // Author: Andreas Morsch
11 // andreas.morsch@cern.ch
12
13 #include <TObject.h>
14 #include <TString.h>
15 class TF1;
16 class TF2;
17
18
19 class AliFastGlauber : public TObject {
20  public:
21     static AliFastGlauber* Instance();
22     virtual ~AliFastGlauber();
23     void Init(Int_t mode = 0);
24
25     void SetWoodSaxonParameters(Double_t r0, Double_t d, Double_t w, Double_t n)
26         {fWSr0 = r0; fWSd = d; fWSw = w; fWSn = n;}
27     void SetWoodSaxonParametersAu()
28         {fWSr0 = 6.38; fWSd = 0.535; fWSw = 0.; fWSn = 8.59e-4;}
29     void SetWoodSaxonParametersPb()
30         {fWSr0 = 6.78; fWSd = 0.54; fWSw = 0.; fWSn = 7.14e-4;}
31     void SetMaxImpact(Float_t bmax = 20.) {fgBMax = bmax;};
32     void SetHardCrossSection(Float_t xs = 1.0) {fSigmaHard = xs;}
33     void SetNNCrossSection  (Float_t xs = 55.6) {fSigmaNN = xs;}
34     void SetNucleus(Int_t n=208) {fA=n;}
35     void SetAuAuRhic();
36     void SetPbPbLHC();
37     void SetFileName(const TString &fn){fName=fn;}
38     void SetFileName(const char *fn="$(ALICE_ROOT)/FASTSIM/data/glauberPbPb.root"){fName=fn;}
39
40     const TF1* GetWSB()            const {return fgWSb;}
41     const TF1* GetRWSB()           const {return fgRWSb;}
42     const TF2* GetWSbz()           const {return fgWSbz;}
43     const TF1* GetWSz()            const {return fgWSz;} 
44     const TF1* GetWSta()           const {return fgWSta;}
45     const TF2* Kernel()            const {return fgWStarfi;}
46     const TF2* GetWStarfi()        const {return fgWStarfi;}
47     const TF2* GetWKParticipants() const {return fgWKParticipants;}
48     const TF1* GetWParticipants()  const {return fgWParticipants;} 
49     const TF1* Overlap()           const {return fgWStaa;}
50     const TF1* GetWStaa()          const {return fgWStaa;} 
51     const TF2* GetWAlmond()        const {return fgWAlmond;}
52     const TF1* GetWPathLength0()   const {return fgWPathLength0;} 
53     const TF1* GetWPathLength()    const {return fgWPathLength;}
54     const TF1* GetWIntRadius()     const {return fgWIntRadius;}
55     const TF1* GetWSgeo()          const {return fgWSgeo;}
56     const TF1* GetWSbinary()       const {return fgWSbinary;}
57     const TF1* GetWSN()            const {return fgWSN;}     
58     const TF1* GetWEnergyDensity() const {return fgWEnergyDensity;} 
59     const TF2* GetWAlmondFixedB(Int_t i) const {return fgWAlmondFixedB[i];}
60     
61     Float_t GetWr0() const {return fWSr0;}
62     Float_t GetWSd() const {return fWSd;}
63     Float_t GetWSw() const {return fWSw;}
64     Float_t GetWSn() const {return fWSn;}
65     Float_t GetSigmaHard()       const {return fSigmaHard;}
66     Float_t GetSigmaNN()         const {return fSigmaNN;}
67     Int_t GetA()                 const {return fA;}
68     const TString* GetFileName() const {return &fName;}
69     Float_t GetBmin() const {return fBmin;}
70     Float_t GetBmax() const {return fBmax;}
71
72     void DrawWSb()          const;
73     void DrawThickness()    const;
74     void DrawOverlap()      const;
75     void DrawParticipants() const;
76     void DrawGeo()          const;
77     void DrawBinary()       const;
78     void DrawN()            const;    
79     void DrawKernel(Double_t b = 0.) const;
80     void DrawAlmond(Double_t b = 0.) const;
81     void DrawPathLength0(Double_t b = 0., Int_t iopt = 0)            const;
82     void DrawPathLength(Double_t b, Int_t ni = 1000, Int_t iopt = 0) const;
83     void DrawIntRadius(Double_t b = 0.) const;
84     void DrawEnergyDensity()            const;
85     
86     Double_t CrossSection(Double_t b1, Double_t b2)               const;
87     Double_t HardCrossSection(Double_t b1, Double_t b2)           const;
88     Double_t NHard(Double_t b1, Double_t b2)                      const;
89     Double_t FractionOfHardCrossSection(Double_t b1, Double_t b2) const;
90     Double_t Binaries(Double_t b)                 const;
91     Double_t GetNumberOfBinaries(Double_t b)      const;
92     Double_t Participants(Double_t b)             const;
93     Double_t GetNumberOfParticipants(Double_t  b) const;
94     Double_t GetNumberOfCollisions(Double_t  b)   const;
95     Double_t GetNumberOfCollisionsPerEvent(Double_t  b) const;
96     Double_t MeanOverlap(Double_t b1, Double_t b2);
97     Double_t MeanNumberOfCollisionsPerEvent(Double_t b1, Double_t b2);
98     void SimulateTrigger(Int_t n);
99     void GetRandom(Float_t& b, Float_t& p, Float_t& mult);
100     void GetRandom(Int_t& bin, Bool_t& hard);
101     Double_t GetRandomImpactParameter(Double_t bmin, Double_t bmax);
102
103     void StoreFunctions() const;
104     void StoreAlmonds()   const;
105
106     void SetLengthDefinition(Int_t def=1) {fEllDef=def;}
107     Int_t GetLengthDef() const {return fEllDef;}
108     void SetCentralityClass(Double_t xsecFrLow=0.0,Double_t xsecFrUp=0.1);    
109     void GetRandomBHard(Double_t& b);
110     void GetRandomXY(Double_t& x,Double_t& y);
111     void GetSavedXY(Double_t xy[2]) const {xy[0] = fXY[0]; xy[1] = fXY[1];} 
112     void GetSavedI0I1(Double_t i0i1[2]) const {i0i1[0] = fI0I1[0]; i0i1[1] = fI0I1[1];}
113     void SaveXY(Double_t x, Double_t y) {fXY[0] = x; fXY[1] = y;}
114     void SaveI0I1(Double_t i0, Double_t i1) {fI0I1[0] = i0; fI0I1[1] = i1;}
115
116     void GetRandomPhi(Double_t& phi);
117     Double_t CalculateLength(Double_t b=0.,Double_t x0=0.,Double_t y0=0.,
118                              Double_t phi0=0.);
119     void GetLengthAndPhi(Double_t& ell,Double_t &phi,Double_t b=-1.);
120     void GetLength(Double_t& ell,Double_t b=-1.);
121     void GetLengthsBackToBackAndPhi(Double_t& ell1,Double_t& ell2,
122                                     Double_t &phi,
123                                     Double_t b=-1.);
124     void GetLengthsBackToBack(Double_t& ell1,Double_t& ell2,
125                               Double_t b=-1.);
126     void GetLengthsForPythia(Int_t n,Double_t* const phi,Double_t* ell,
127                              Double_t b=-1.);
128     void PlotBDistr(Int_t n=1000);
129     void PlotLengthDistr(Int_t n=1000,Bool_t save=kFALSE,
130                          const char *fname="length.root");
131     void PlotLengthB2BDistr(Int_t n=1000,Bool_t save=kFALSE,
132                             const char *fname="lengthB2B.root");
133     void CalculateI0I1(Double_t& integral0,Double_t& integral1,
134                        Double_t b=0.,
135                        Double_t x0=0.,Double_t y0=0.,Double_t phi0=0.,
136                        Double_t ellCut=20.) const;
137     void GetI0I1AndPhi(Double_t& integral0,Double_t& integral1,Double_t &phi,
138                  Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
139     void GetI0I1(Double_t& integral0,Double_t& integral1,
140                  Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
141     void GetI0I1BackToBackAndPhi(Double_t& integral01,Double_t& integral11,
142                                  Double_t& integral02,Double_t& integral12,
143                                  Double_t& phi,
144                                  Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
145     void GetI0I1BackToBackAndPhiAndXY(Double_t& integral01,Double_t& integral11,
146                                       Double_t& integral02,Double_t& integral12,
147                                       Double_t& phi,Double_t& x,Double_t&y,
148                                       Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
149     void GetI0I1BackToBack(Double_t& integral01,Double_t& integral11,
150                            Double_t& integral02,Double_t& integral12,
151                            Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
152     void GetI0I1ForPythia(Int_t n,Double_t* phi,
153                           Double_t* integral0,Double_t* integral1,
154                           Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
155     void GetI0I1ForPythiaAndXY(Int_t n,Double_t* phi,
156                                Double_t* integral0,Double_t* integral1,
157                                Double_t&x, Double_t &y,
158                                Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
159     void PlotI0I1Distr(Int_t n=1000,Double_t ellCut=20.,Bool_t save=kFALSE,
160                        const char *fname="i0i1.root");
161     void PlotI0I1B2BDistr(Int_t n=1000,Double_t ellCut=20.,Bool_t save=kFALSE,
162                           const char *fname="i0i1B2B.root");
163     void PlotAlmonds() const;
164     // Copy
165     AliFastGlauber& operator=(const AliFastGlauber & rhs);
166     void Copy(TObject&) const;
167  protected:
168     static Double_t RWSb           (const Double_t *xx, const Double_t *par);
169     static Double_t WSb            (const Double_t *xx, const Double_t *par);
170     static Double_t WSbz           (const Double_t *xx, const Double_t *par);
171     static Double_t WSz            (const Double_t *xx, const Double_t *par);
172     static Double_t WSta           (const Double_t *xx, const Double_t *par);
173     static Double_t WStarfi        (const Double_t *xx, const Double_t *par);
174     static Double_t WStaa          (const Double_t *xx, const Double_t *par);
175     static Double_t WKParticipants (const Double_t *xx, const Double_t *par);
176     static Double_t WParticipants  (const Double_t *xx, const Double_t *par);    
177     static Double_t WSgeo          (const Double_t *xx, const Double_t *par);
178     static Double_t WSbinary       (const Double_t *xx, const Double_t *par);
179     static Double_t WSN            (const Double_t *xx, const Double_t *par);
180     static Double_t WAlmond        (const Double_t *xx, const Double_t *par);
181     static Double_t WPathLength0   (const Double_t *xx, const Double_t *par);
182     static Double_t WPathLength    (const Double_t *xx, const Double_t *par);
183     static Double_t WIntRadius     (const Double_t *xx, const Double_t *par);
184     static Double_t WEnergyDensity (const Double_t *xx, const Double_t *par);
185
186     void Reset() const;
187  private:
188     AliFastGlauber();
189     AliFastGlauber(const AliFastGlauber& glauber);
190
191     static Float_t         fgBMax;       // Maximum Impact Parameter
192     static const Int_t     fgkMCInts;    // Number of MC integrations
193     static AliFastGlauber* fgGlauber;    // Singleton instance
194      
195     
196     static TF1*    fgWSb;            // Wood-Saxon Function (b)
197     static TF1*    fgRWSb;           // Wood-Saxon Function (b) with phase space factor
198     static TF2*    fgWSbz;           // Wood-Saxon Function (b, z)
199     static TF1*    fgWSz;            // Wood-Saxon Function (b = b0, z)
200     static TF1*    fgWSta;           // Thickness Function
201     static TF2*    fgWStarfi;        // Kernel for Overlap Function
202     static TF2*    fgWKParticipants; // Kernel for number of participants
203     static TF1*    fgWParticipants;  // Number of participants
204     static TF1*    fgWStaa;          // Overlap Function
205     static TF2*    fgWAlmond;        // Interaction Almond
206     static TF1*    fgWPathLength0;   // Path Length as a function of phi
207     static TF1*    fgWPathLength;    // Path Length as a function of phi
208     static TF1*    fgWIntRadius;     // Interaction Radius
209     static TF1*    fgWSgeo;          // dSigma/db geometric
210     static TF1*    fgWSbinary;       // dSigma/db binary
211     static TF1*    fgWSN;            // dN/db binary
212     static TF1*    fgWEnergyDensity; // Energy density as a function of impact parameter
213     static TF2*    fgWAlmondFixedB[40]; // Interaction Almonds read from file
214     static TF2*    fgWAlmondCurrent;    // Interaction Almond used for length
215     
216     Float_t fWSr0;      // Wood-Saxon Parameter r0
217     Float_t fWSd;       // Wood-Saxon Parameter d
218     Float_t fWSw;       // Wood-Saxon Parameter w
219     Float_t fWSn;       // Wood-Saxon Parameter n
220                         // (chosen such that integral is one)
221     Float_t fSigmaHard; // Hard Cross Section [mbarn]
222     Float_t fSigmaNN;   // NN Cross Section [mbarn]   
223     Int_t fA;           // Nucleon number of nucleus A
224
225     Float_t fBmin;      // Minimum b (set through centrality selection)
226     Float_t fBmax;      // Coresponding maximum b
227     Double_t fXY[2];    // Current generated production point
228     Double_t fI0I1[2];  // Current integrals I0 and I1
229     Int_t fEllDef;      // definition of length (see CalculateLength())
230     TString fName;      // filename of stored distributions
231     ClassDef(AliFastGlauber,2) // Event geometry simulation in the Glauber Model
232 };
233
234 #endif