AliFastGlauber is a singleton.
[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(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 TF2* GetWSbz()           const {return fgWSbz;}
42     const TF1* GetWSz()            const {return fgWSz;} 
43     const TF1* GetWSta()           const {return fgWSta;}
44     const TF2* Kernel()            const {return fgWStarfi;}
45     const TF2* GetWStarfi()        const {return fgWStarfi;}
46     const TF2* GetWKParticipants() const {return fgWKParticipants;}
47     const TF1* GetWParticipants()  const {return fgWParticipants;} 
48     const TF1* Overlap()           const {return fgWStaa;}
49     const TF1* GetWStaa()          const {return fgWStaa;} 
50     const TF2* GetWAlmond()        const {return fgWAlmond;}
51     const TF1* GetWPathLength0()   const {return fgWPathLength0;} 
52     const TF1* GetWPathLength()    const {return fgWPathLength;}
53     const TF1* GetWIntRadius()     const {return fgWIntRadius;}
54     const TF1* GetWSgeo()          const {return fgWSgeo;}
55     const TF1* GetWSbinary()       const {return fgWSbinary;}
56     const TF1* GetWSN()            const {return fgWSN;}     
57     const TF1* GetWEnergyDensity() const {return fgWEnergyDensity;} 
58     const TF2* GetWAlmondFixedB(Int_t i) const {return fgWAlmondFixedB[i];}
59     
60     Float_t GetWr0() const {return fWSr0;}
61     Float_t GetWSd() const {return fWSd;}
62     Float_t GetWSw() const {return fWSw;}
63     Float_t GetWSn() const {return fWSn;}
64     Float_t GetSigmaHard()       const {return fSigmaHard;}
65     Float_t GetSigmaNN()         const {return fSigmaNN;}
66     Int_t GetA()                 const {return fA;}
67     const TString* GetFileName() const {return &fName;}
68     Float_t GetBmin() const {return fBmin;}
69     Float_t GetBmax() const {return fBmax;}
70
71     void DrawWSb()          const;
72     void DrawThickness()    const;
73     void DrawOverlap()      const;
74     void DrawParticipants() const;
75     void DrawGeo()          const;
76     void DrawBinary()       const;
77     void DrawN()            const;    
78     void DrawKernel(Double_t b = 0.) const;
79     void DrawAlmond(Double_t b = 0.) const;
80     void DrawPathLength0(Double_t b = 0., Int_t iopt = 0)            const;
81     void DrawPathLength(Double_t b, Int_t ni = 1000, Int_t iopt = 0) const;
82     void DrawIntRadius(Double_t b = 0.) const;
83     void DrawEnergyDensity()            const;
84     
85     Double_t CrossSection(Double_t b1, Double_t b2)               const;
86     Double_t HardCrossSection(Double_t b1, Double_t b2)           const;
87     Double_t NHard(Double_t b1, Double_t b2)                      const;
88     Double_t FractionOfHardCrossSection(Double_t b1, Double_t b2) const;
89     Double_t Binaries(Double_t b)                 const;
90     Double_t GetNumberOfBinaries(Double_t b)      const;
91     Double_t Participants(Double_t b)             const;
92     Double_t GetNumberOfParticipants(Double_t  b) const;
93     Double_t GetNumberOfCollisions(Double_t  b)   const;
94     Double_t GetNumberOfCollisionsPerEvent(Double_t  b) const;
95     Double_t MeanOverlap(Double_t b1, Double_t b2);
96     Double_t MeanNumberOfCollisionsPerEvent(Double_t b1, Double_t b2);
97     void SimulateTrigger(Int_t n);
98     void GetRandom(Float_t& b, Float_t& p, Float_t& mult);
99     void GetRandom(Int_t& bin, Bool_t& hard);
100     Double_t GetRandomImpactParameter(Double_t bmin, Double_t bmax);
101
102     void StoreFunctions() const;
103     void StoreAlmonds()   const;
104
105     void SetLengthDefinition(Int_t def=1) {fEllDef=def;}
106     Int_t GetLengthDef() const {return fEllDef;}
107     void SetCentralityClass(Double_t xsecFrLow=0.0,Double_t xsecFrUp=0.1);    
108     void GetRandomBHard(Double_t& b);
109     void GetRandomXY(Double_t& x,Double_t& y);
110     void GetRandomPhi(Double_t& phi);
111     Double_t CalculateLength(Double_t b=0.,Double_t x0=0.,Double_t y0=0.,
112                              Double_t phi0=0.);
113     void GetLengthAndPhi(Double_t& ell,Double_t &phi,Double_t b=-1.);
114     void GetLength(Double_t& ell,Double_t b=-1.);
115     void GetLengthsBackToBackAndPhi(Double_t& ell1,Double_t& ell2,
116                                     Double_t &phi,
117                                     Double_t b=-1.);
118     void GetLengthsBackToBack(Double_t& ell1,Double_t& ell2,
119                               Double_t b=-1.);
120     void GetLengthsForPythia(Int_t n,Double_t* phi,Double_t* ell,
121                              Double_t b=-1.);
122     void PlotBDistr(Int_t n=1000);
123     void PlotLengthDistr(Int_t n=1000,Bool_t save=kFALSE,
124                          const char *fname="length.root");
125     void PlotLengthB2BDistr(Int_t n=1000,Bool_t save=kFALSE,
126                             const char *fname="lengthB2B.root");
127     void CalculateI0I1(Double_t& integral0,Double_t& integral1,
128                        Double_t b=0.,
129                        Double_t x0=0.,Double_t y0=0.,Double_t phi0=0.,
130                        Double_t ellCut=20.) const;
131     void GetI0I1AndPhi(Double_t& integral0,Double_t& integral1,Double_t &phi,
132                  Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
133     void GetI0I1(Double_t& integral0,Double_t& integral1,
134                  Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
135     void GetI0I1BackToBackAndPhi(Double_t& integral01,Double_t& integral11,
136                                  Double_t& integral02,Double_t& integral12,
137                                  Double_t& phi,
138                                  Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
139     void GetI0I1BackToBackAndPhiAndXY(Double_t& integral01,Double_t& integral11,
140                                       Double_t& integral02,Double_t& integral12,
141                                       Double_t& phi,Double_t& x,Double_t&y,
142                                       Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
143     void GetI0I1BackToBack(Double_t& integral01,Double_t& integral11,
144                            Double_t& integral02,Double_t& integral12,
145                            Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
146     void GetI0I1ForPythia(Int_t n,Double_t* phi,
147                           Double_t* integral0,Double_t* integral1,
148                           Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
149     void GetI0I1ForPythiaAndXY(Int_t n,Double_t* phi,
150                                Double_t* integral0,Double_t* integral1,
151                                Double_t&x, Double_t &y,
152                                Double_t ellCut=20.,Double_t b=-1.);
153     void PlotI0I1Distr(Int_t n=1000,Double_t ellCut=20.,Bool_t save=kFALSE,
154                        const char *fname="i0i1.root");
155     void PlotI0I1B2BDistr(Int_t n=1000,Double_t ellCut=20.,Bool_t save=kFALSE,
156                           const char *fname="i0i1B2B.root");
157     void PlotAlmonds() const;
158     // Copy
159     AliFastGlauber& operator=(const AliFastGlauber & rhs);
160     void Copy(TObject&) const;
161  protected:
162     static Double_t WSb            (Double_t *xx, Double_t *par);
163     static Double_t WSbz           (Double_t *xx, Double_t *par);
164     static Double_t WSz            (Double_t *xx, Double_t *par);
165     static Double_t WSta           (Double_t *xx, Double_t *par);
166     static Double_t WStarfi        (Double_t *xx, Double_t *par);
167     static Double_t WStaa          (Double_t *xx, Double_t *par);
168     static Double_t WKParticipants (Double_t *xx, Double_t *par);
169     static Double_t WParticipants  (Double_t *xx, Double_t *par);    
170     static Double_t WSgeo          (Double_t *xx, Double_t *par);
171     static Double_t WSbinary       (Double_t *xx, Double_t *par);
172     static Double_t WSN            (Double_t *xx, Double_t *par);
173     static Double_t WAlmond        (Double_t *xx, Double_t *par);
174     static Double_t WPathLength0   (Double_t *xx, Double_t *par);
175     static Double_t WPathLength    (Double_t *xx, Double_t *par);
176     static Double_t WIntRadius     (Double_t *xx, Double_t *par);
177     static Double_t WEnergyDensity (Double_t *xx, Double_t *par);
178
179     void Reset() const;
180  private:
181     AliFastGlauber();
182     AliFastGlauber(const AliFastGlauber& glauber);
183
184     static Float_t         fgBMax;       // Maximum Impact Parameter
185     static const Int_t     fgkMCInts;    // Number of MC integrations
186     static AliFastGlauber* fgGlauber;    // Singleton instance
187      
188     
189     static TF1*    fgWSb;            // Wood-Saxon Function (b)
190     static TF2*    fgWSbz;           // Wood-Saxon Function (b, z)
191     static TF1*    fgWSz;            // Wood-Saxon Function (b = b0, z)
192     static TF1*    fgWSta;           // Thickness Function
193     static TF2*    fgWStarfi;        // Kernel for Overlap Function
194     static TF2*    fgWKParticipants; // Kernel for number of participants
195     static TF1*    fgWParticipants;  // Number of participants
196     static TF1*    fgWStaa;          // Overlap Function
197     static TF2*    fgWAlmond;        // Interaction Almond
198     static TF1*    fgWPathLength0;   // Path Length as a function of phi
199     static TF1*    fgWPathLength;    // Path Length as a function of phi
200     static TF1*    fgWIntRadius;     // Interaction Radius
201     static TF1*    fgWSgeo;          // dSigma/db geometric
202     static TF1*    fgWSbinary;       // dSigma/db binary
203     static TF1*    fgWSN;            // dN/db binary
204     static TF1*    fgWEnergyDensity; // Energy density as a function of impact parameter
205     static TF2*    fgWAlmondFixedB[40]; // Interaction Almonds read from file
206     static TF2*    fgWAlmondCurrent;    // Interaction Almond used for length
207     
208     Float_t fWSr0;      // Wood-Saxon Parameter r0
209     Float_t fWSd;       // Wood-Saxon Parameter d
210     Float_t fWSw;       // Wood-Saxon Parameter w
211     Float_t fWSn;       // Wood-Saxon Parameter n
212                         // (chosen such that integral is one)
213     Float_t fSigmaHard; // Hard Cross Section [mbarn]
214     Float_t fSigmaNN;   // NN Cross Section [mbarn]   
215     Int_t fA;           // Nucleon number of nucleus A
216
217     Float_t fBmin;      // Minimum b (set through centrality selection)
218     Float_t fBmax;      // Coresponding maximum b
219
220     Int_t fEllDef;      // definition of length (see CalculateLength())
221     TString fName;     // filename of stored distributions
222     ClassDef(AliFastGlauber,2) // Event geometry simulation in the Glauber Model
223 };
224
225 #endif