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 /* $Id$ */
  17
  18 //
  19 // Realisation of AliLhcProcess for the fast simulation of the
  20 // Intra Beam Scattering process
  21 // in transverse and longitudinal direction.
  22 // Author: Andreas Morsch
  23 // andreas.morsch@cern.ch
  24 //
  25
  26 #include "AliLhcProcessIBS.h"
  27 #include "AliLHC.h"
  28 #include "AliLhcIRegion.h"
  29 #include "AliLhcBeam.h"
  30
  31 #include <TF1.h>
  32 #include <TMath.h>
  33 #include <TCanvas.h>
  34 #include <TGraph.h>
  35 #include <TMultiGraph.h>
  36
  37 ClassImp(AliLhcProcessIBS)
  38
  39   Double_t func(Double_t *x, Double_t *par);
  40
  41 AliLhcProcessIBS::AliLhcProcessIBS(AliLHC* lhc, const char* name, const char* title)
  42     :AliLhcProcess(lhc,name,title)
  43 {
  44 // Constructor
  45 }
  46
  47
  48 AliLhcProcessIBS::~AliLhcProcessIBS()
  49 {
  50 // Destructor
  51
  52 }
  53
  54 void AliLhcProcessIBS::Init()
  55 {
  56   // Initialization
  57    const Float_t r0=1.535e-16;
  58
  59    printf("\n Initializing Process %s", GetName());
  60    printf("\n ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^");
  61
  62    fIRegions = fAccelerator->IRegions();
  63
  64    for (Int_t i = 0; i < 2; i++) {
  65      fBeam[i] = fAccelerator->Beam(i);
  66      fR[i]    = r0*fBeam[i]->Z()*fBeam[i]->Z()/fBeam[i]->A();
  67      fE[i]    = 0.938*fBeam[i]->A();
  68    }
  69 }
  70
  71 void AliLhcProcessIBS::Evolve(Float_t dt)
  72 {
  73 //
  74 // Evolve by one time step dt
  75   printf("\n Here process %s %f:", GetName(), dt);
  76    for (Int_t i=0; i<2; i++) {
  77      // Density
  78      Float_t sige    = fBeam[i]->EnergySpread();
  79      Float_t avbeta  = fAccelerator->AverageBeta();
  80      Float_t avd     = fAccelerator->AverageDisp();
  81
  82      Float_t gamma   = fBeam[i]->Gamma();
  83      Float_t epsx    = fBeam[i]->Emittance()*gamma;
  84      Float_t epsy    = epsx;
  85      Float_t epse    = fBeam[i]->LongEmittance();
  86      Float_t sigxb   = TMath::Sqrt(epsx/gamma*avbeta);
  87      Float_t sigx    = TMath::Sqrt(sigxb*sigxb+(avd*avd*sige*sige));
  88      Float_t ssigx   = TMath::Sqrt(epsx/gamma/avbeta);
  89      Float_t sigy    = sigx;
  90      Float_t ssigy   = ssigx;
  91
  92      Float_t asd = fBeam[i]->N()*fR[i]*fR[i]*fE[i]/
  93        (16.*TMath::Pi()*gamma*epsx*epsy*epse);
  94
  95      // impact parameter
  96      Float_t d    = sige*avd/sigx;
  97      //
  98      Float_t at = sige*TMath::Sqrt(1.-d*d)/(gamma*ssigx);
  99      Float_t bt = sige*TMath::Sqrt(1.-d*d)/(gamma*ssigy);
 100      Float_t ct = sige*TMath::Sqrt(1.-d*d)*TMath::Sqrt(4.*sigy/fR[i]);
 101      //
 102      Double_t par[3];
 103      par[0] = at;
 104      par[1] = bt;
 105      par[2] = ct;
 106      TF1 *fct = new TF1("func",func, 0., 1., 3);
 107
 108      Float_t f = (Float_t) 8.0*TMath::Pi()*
 109          fct->Integral(0., 1., par, 1.e-5);
 110      //
 111      fTaux =  1./(asd*f*(d*d-at*at/2.));
 112      fTaue =  1./(asd*f*(1.-d*d));
 113      //     printf("\n taux, taue %f %f", taux, taue);
 114      //     Float_t tauy = -2./at*at/asd/f;
 115      fBeam[i]->IncreaseEmittance(dt/fTaux, dt/fTaue);
 116    }
 117
 118 }
 119
 120 void AliLhcProcessIBS::SetMonitor(Int_t n)
 121 {
 122   // Initialize Monitor
 123   if (fTauxArray) delete fTauxArray;
 124   if (fTaueArray) delete fTaueArray;
 125   fTauxArray = new Float_t[n];
 126   fTaueArray = new Float_t[n];
 127   fNmax = n;
 128 }
 129
 130 void AliLhcProcessIBS::Record()
 131 {
 132   // Record monitor quantities
 133     fTauxArray[fAccelerator->Nt()] = fTaux/3600.;
 134     fTaueArray[fAccelerator->Nt()] = fTaue/3600.;
 135 }
 136
 137
 138 void AliLhcProcessIBS::DrawPlots()
 139 {
 140   // Draw monitor plots
 141   Float_t* t =  fAccelerator->TimeA();
 142
 143   TH1 *t1 = new TH1F("t1","Hor. IBS growth time",fNmax,0,t[fNmax]);
 144   t1->SetMinimum(0);
 145   t1->SetMaximum(fTauxArray[fNmax]*1.1);
 146   t1->SetStats(0);
 147   t1->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 148   t1->GetYaxis()->SetTitle("tau_x (t)");
 149
 150   TH1 *t2 = new TH1F("t2","Long. IBS growth time",fNmax,0,t[fNmax]);
 151   t2->SetMinimum(0);
 152   t2->SetMaximum(fTaueArray[fNmax]*1.1);
 153   t2->SetStats(0);
 154   t2->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 155   t2->GetYaxis()->SetTitle("tau_l (t)");
 156
 157   TGraph* grTaux = new TGraph(fNmax, fAccelerator->TimeA(), fTauxArray);
 158   grTaux->SetHistogram(t1);
 159
 160   TGraph* grTaue = new TGraph(fNmax, fAccelerator->TimeA(), fTaueArray);
 161   grTaue->SetHistogram(t2);
 162   grTaue->SetLineStyle(2);
 163
 164   TMultiGraph* mg = new TMultiGraph();
 165   mg->Add(grTaux);
 166   mg->Add(grTaue);
 167
 168   TCanvas *c3 = new TCanvas("c3","IBS", 200, 10, 700, 500);
 169   c3->SetGrid();
 170   mg->Draw("AC");
 171   mg->GetXaxis()->SetTitle("t (h)");
 172   mg->GetYaxis()->SetTitle("IBS Growth Time (h)");
 173   mg->Draw("AC");
 174 }
 175
 176
 177
 178
 179
 180 AliLhcProcessIBS& AliLhcProcessIBS::operator=(const  AliLhcProcessIBS & /*rhs*/)
 181 {
 182 // Assignment operator
 183     return *this;
 184 }
 185
 186 Double_t func(Double_t *x, Double_t *par)
 187 {
 188   Double_t a  = par[0];
 189   Double_t b  = par[1];
 190   Double_t cc = par[2];
 191
 192   const Double_t kbc = 0.5772;
 193   Double_t xx = x[0];
 194   Double_t x2=xx*xx;
 195   Double_t x1=1.0-x2;
 196   Double_t p=1.0/TMath::Sqrt(x2+a*a*x1);
 197   Double_t q=1.0/TMath::Sqrt(x2+b*b*x1);
 198   return (1.0-3.0*x2)*p*q*(2.0*TMath::Log(0.5*cc*(p+q))-kbc);
 199 }
 200