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