LHC related code. First commit.
[u/mrichter/AliRoot.git] / LHC / AliLhcProcessIBS.cxx
1 /**************************************************************************
2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
3  *                                                                        *
4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
6  *                                                                        *
7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15
16 /*
17 $Log$
18 */
19
20 #include "AliLhcProcessIBS.h"
21 #include "AliLHC.h"
22 #include "AliLhcIRegion.h"
23 #include "AliLhcBeam.h"
24
25 #include <TF1.h>
26 #include <TMath.h>
27 #include <TCanvas.h>
28 #include <TGraph.h>
29 #include <TMultiGraph.h>
30
31 ClassImp(AliLhcProcessIBS)
32
33   Double_t func(Double_t *x, Double_t *par);
34
35 AliLhcProcessIBS::AliLhcProcessIBS(AliLHC* lhc, const char* name, const char* title)
36     :AliLhcProcess(lhc,name,title)
37 {
38 // Constructor
39 }
40
41
42 AliLhcProcessIBS::~AliLhcProcessIBS()
43 {
44 // Destructor
45
46 }
47
48 void AliLhcProcessIBS::Init()
49 {
50   // Initialization
51    const Float_t r0=1.535e-16;
52
53    printf("\n Initializing Process %s", GetName());
54    printf("\n ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^");
55
56    fIRegions = fAccelerator->IRegions();
57
58    for (Int_t i = 0; i < 2; i++) {
59      fBeam[i] = fAccelerator->Beam(i);
60      fR[i]    = r0*fBeam[i]->Z()*fBeam[i]->Z()/fBeam[i]->A();
61      fE[i]    = 0.938*fBeam[i]->A();
62    }
63 }
64
65 void AliLhcProcessIBS::Evolve(Float_t dt)
66 {
67   printf("\n Here process %s %f:", GetName(), dt);
68    for (Int_t i=0; i<2; i++) {
69      // Density
70      Float_t sige    = fBeam[i]->EnergySpread();
71      Float_t avbeta  = fAccelerator->AverageBeta();
72      Float_t avd     = fAccelerator->AverageDisp();
73
74      Float_t gamma   = fBeam[i]->Gamma();
75      Float_t epsx    = fBeam[i]->Emittance()*gamma;
76      Float_t epsy    = epsx;
77      Float_t epse    = fBeam[i]->LongEmittance();
78      Float_t sigxb   = TMath::Sqrt(epsx/gamma*avbeta);
79      Float_t sigx    = TMath::Sqrt(sigxb*sigxb+(avd*avd*sige*sige));
80      Float_t ssigx   = TMath::Sqrt(epsx/gamma/avbeta);
81      Float_t sigy    = sigx;
82      Float_t ssigy   = ssigx;
83
84      Float_t asd = fBeam[i]->N()*fR[i]*fR[i]*fE[i]/
85        (16.*TMath::Pi()*gamma*epsx*epsy*epse);
86      
87      // impact parameter
88      Float_t d    = sige*avd/sigx;
89      // 
90      Float_t at = sige*TMath::Sqrt(1.-d*d)/(gamma*ssigx);
91      Float_t bt = sige*TMath::Sqrt(1.-d*d)/(gamma*ssigy);
92      Float_t ct = sige*TMath::Sqrt(1.-d*d)*TMath::Sqrt(4.*sigy/fR[i]);
93      //
94      Double_t par[3];
95      par[0] = at;
96      par[1] = bt;
97      par[2] = ct;
98      TF1 *fct = new TF1("func",func, 0., 1., 3);
99      
100      Float_t f = (Float_t) 8.0*TMath::Pi()*
101          fct->Integral(0., 1., par, 1.e-5);
102      //
103      fTaux =  1./(asd*f*(d*d-at*at/2.));
104      fTaue =  1./(asd*f*(1.-d*d));
105      //     printf("\n taux, taue %f %f", taux, taue);
106      //     Float_t tauy = -2./at*at/asd/f;
107      fBeam[i]->IncreaseEmittance(dt/fTaux, dt/fTaue);
108    }
109
110 }
111
112 void AliLhcProcessIBS::SetMonitor(Int_t n)
113 {
114   // Initialize Monitor
115   if (fTauxArray) delete fTauxArray;
116   if (fTaueArray) delete fTaueArray;
117   fTauxArray = new Float_t[n];
118   fTaueArray = new Float_t[n];
119   fNmax = n;
120 }
121
122 void AliLhcProcessIBS::Record()
123 {
124   // Record monitor quantities
125     fTauxArray[fAccelerator->Nt()] = fTaux/3600.;
126     fTaueArray[fAccelerator->Nt()] = fTaue/3600.;
127 }
128
129
130 void AliLhcProcessIBS::DrawPlots()
131 {
132   // Draw monitor plots
133   Float_t* t =  fAccelerator->TimeA();
134   
135   TH1 *t1 = new TH1F("t1","Hor. IBS growth time",fNmax,0,t[fNmax]);
136   t1->SetMinimum(0);
137   t1->SetMaximum(fTauxArray[fNmax]*1.1);
138   t1->SetStats(0);
139   t1->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
140   t1->GetYaxis()->SetTitle("tau_x (t)");
141
142   TH1 *t2 = new TH1F("t2","Long. IBS growth time",fNmax,0,t[fNmax]);
143   t2->SetMinimum(0);
144   t2->SetMaximum(fTaueArray[fNmax]*1.1);
145   t2->SetStats(0);
146   t2->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
147   t2->GetYaxis()->SetTitle("tau_l (t)");
148
149   TGraph* grTaux = new TGraph(fNmax, fAccelerator->TimeA(), fTauxArray);
150   grTaux->SetHistogram(t1);
151
152   TGraph* grTaue = new TGraph(fNmax, fAccelerator->TimeA(), fTaueArray);
153   grTaue->SetHistogram(t2);
154   grTaue->SetLineStyle(2);
155
156   TMultiGraph* mg = new TMultiGraph();
157   mg->Add(grTaux);
158   mg->Add(grTaue);
159
160   TCanvas *c3 = new TCanvas("c3","IBS", 200, 10, 700, 500);
161   c3->SetGrid();
162   mg->Draw("AC");  
163   mg->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
164   mg->GetYaxis()->SetTitle("IBS Growth Time (h)");
165   mg->Draw("AC");
166 }
167
168
169
170
171
172 AliLhcProcessIBS& AliLhcProcessIBS::operator=(const  AliLhcProcessIBS & rhs)
173 {
174 // Assignment operator
175     return *this;
176 }
177
178 Double_t func(Double_t *x, Double_t *par)
179 {
180   Double_t a  = par[0];
181   Double_t b  = par[1];
182   Double_t cc = par[2];
183
184   const Double_t bc = 0.5772;
185   Double_t xx = x[0];
186   Double_t x2=xx*xx;
187   Double_t x1=1.0-x2;
188   Double_t p=1.0/TMath::Sqrt(x2+a*a*x1);
189   Double_t q=1.0/TMath::Sqrt(x2+b*b*x1);
190   return (1.0-3.0*x2)*p*q*(2.0*TMath::Log(0.5*cc*(p+q))-bc);
191 }
192