0909aa68ceb9fc5c4d3bebeb442c0b05b64a48d1
[u/mrichter/AliRoot.git] / PYTHIA6 / AliPythia.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 #include "AliPythia.h"
19 #include "AliPythiaRndm.h"
20 #include "../FASTSIM/AliFastGlauber.h"
21 #include "../FASTSIM/AliQuenchingWeights.h"
22 #include "TVector3.h"
23
24 ClassImp(AliPythia)
25
26 #ifndef WIN32
27 # define pyclus pyclus_
28 # define pycell pycell_
29 # define pyshow pyshow_
30 # define pyrobo pyrobo_
31 # define pyquen pyquen_
32 # define type_of_call
33 #else
34 # define pyclus PYCLUS
35 # define pycell PYCELL
36 # define pyrobo PYROBO
37 # define pyquen PYQUEN
38 # define type_of_call _stdcall
39 #endif
40
41 extern "C" void type_of_call pyclus(Int_t & );
42 extern "C" void type_of_call pycell(Int_t & );
43 extern "C" void type_of_call pyshow(Int_t &, Int_t &, Double_t &);
44 extern "C" void type_of_call pyrobo(Int_t &, Int_t &, Double_t &, Double_t &, Double_t &, Double_t &, Double_t &);
45 extern "C" void type_of_call pyquen(Double_t &, Int_t &, Double_t &);
46
47 //_____________________________________________________________________________
48
49 AliPythia* AliPythia::fgAliPythia=NULL;
50
51 AliPythia::AliPythia()
52 {
53 // Default Constructor
54 //
55 //  Set random number
56     if (!AliPythiaRndm::GetPythiaRandom()) 
57       AliPythiaRndm::SetPythiaRandom(GetRandom());
58     fGlauber          = 0;
59     fQuenchingWeights = 0;
60 }
61
62 void AliPythia::ProcInit(Process_t process, Float_t energy, StrucFunc_t strucfunc)
63 {
64 // Initialise the process to generate 
65     if (!AliPythiaRndm::GetPythiaRandom()) 
66       AliPythiaRndm::SetPythiaRandom(GetRandom());
67     
68     fProcess = process;
69     fEcms = energy;
70     fStrucFunc = strucfunc;
71 //...Switch off decay of pi0, K0S, Lambda, Sigma+-, Xi0-, Omega-.
72     SetMDCY(Pycomp(111) ,1,0);
73     SetMDCY(Pycomp(310) ,1,0);
74     SetMDCY(Pycomp(3122),1,0);
75     SetMDCY(Pycomp(3112),1,0);
76     SetMDCY(Pycomp(3212),1,0);
77     SetMDCY(Pycomp(3222),1,0);
78     SetMDCY(Pycomp(3312),1,0);
79     SetMDCY(Pycomp(3322),1,0);
80     SetMDCY(Pycomp(3334),1,0);
81     //  select structure function 
82     SetMSTP(52,2);
83     SetMSTP(51,strucfunc);
84 //
85 // Pythia initialisation for selected processes//
86 //
87 // Make MSEL clean
88 //
89     for (Int_t i=1; i<= 200; i++) {
90         SetMSUB(i,0);
91     }
92 //  select charm production
93     switch (process) 
94     {
95     case kPyCharm:
96         SetMSEL(4);
97 //
98 //  heavy quark masses
99
100         SetPMAS(4,1,1.2);
101         SetMSTU(16,2);
102 //
103 //    primordial pT
104         SetMSTP(91,1);
105         SetPARP(91,1.);
106         SetPARP(93,5.);
107 //
108         break;
109     case kPyBeauty:
110         SetMSEL(5);
111         SetPMAS(5,1,4.75);
112         SetMSTU(16,2);
113         break;
114     case kPyJpsi:
115         SetMSEL(0);
116 // gg->J/Psi g
117         SetMSUB(86,1);
118         break;
119     case kPyJpsiChi:
120         SetMSEL(0);
121 // gg->J/Psi g
122         SetMSUB(86,1);
123 // gg-> chi_0c g
124         SetMSUB(87,1);
125 // gg-> chi_1c g
126         SetMSUB(88,1);
127 // gg-> chi_2c g
128         SetMSUB(89,1);  
129         break;
130     case kPyCharmUnforced:
131         SetMSEL(0);
132 // gq->qg   
133         SetMSUB(28,1);
134 // gg->qq
135         SetMSUB(53,1);
136 // gg->gg
137         SetMSUB(68,1);
138         break;
139     case kPyBeautyUnforced:
140         SetMSEL(0);
141 // gq->qg   
142         SetMSUB(28,1);
143 // gg->qq
144         SetMSUB(53,1);
145 // gg->gg
146         SetMSUB(68,1);
147         break;
148     case kPyMb:
149 // Minimum Bias pp-Collisions
150 //
151 //   
152 //      select Pythia min. bias model
153         SetMSEL(0);
154         SetMSUB(92,1);             // single diffraction AB-->XB
155         SetMSUB(93,1);             // single diffraction AB-->AX
156         SetMSUB(94,1);             // double diffraction
157         SetMSUB(95,1);             // low pt production
158
159 //
160 // ATLAS Tuning
161 //
162         
163         SetMSTP(51, kCTEQ5L);      // CTEQ5L pdf
164         SetMSTP(81,1);             // Multiple Interactions ON
165         SetMSTP(82,4);             // Double Gaussian Model
166
167         SetPARP(82,1.8);           // [GeV]    PT_min at Ref. energy
168         SetPARP(89,1000.);         // [GeV]   Ref. energy
169         SetPARP(90,0.16);          // 2*epsilon (exponent in power law)
170         SetPARP(83,0.5);           // Core density in proton matter distribution (def.value)
171         SetPARP(84,0.5);           // Core radius
172         SetPARP(85,0.33);          // Regulates gluon prod. mechanism
173         SetPARP(86,0.66);          // Regulates gluon prod. mechanism
174         SetPARP(67,1);             // Regulates Initial State Radiation
175         break;
176     case kPyMbNonDiffr:
177 // Minimum Bias pp-Collisions
178 //
179 //   
180 //      select Pythia min. bias model
181         SetMSEL(0);
182         SetMSUB(95,1);             // low pt production
183
184 //
185 // ATLAS Tuning
186 //
187         
188         SetMSTP(51,kCTEQ5L);       // CTEQ5L pdf
189         SetMSTP(81,1);             // Multiple Interactions ON
190         SetMSTP(82,4);             // Double Gaussian Model
191
192         SetPARP(82,1.8);           // [GeV]    PT_min at Ref. energy
193         SetPARP(89,1000.);         // [GeV]   Ref. energy
194         SetPARP(90,0.16);          // 2*epsilon (exponent in power law)
195         SetPARP(83,0.5);           // Core density in proton matter distribution (def.value)
196         SetPARP(84,0.5);           // Core radius
197         SetPARP(85,0.33);          // Regulates gluon prod. mechanism
198         SetPARP(86,0.66);          // Regulates gluon prod. mechanism
199         SetPARP(67,1);             // Regulates Initial State Radiation
200         break;
201     case kPyJets:
202 //
203 //  QCD Jets
204 //
205         SetMSEL(1);
206 //
207 // Pythia Tune A (CDF)
208 //
209         SetPARP(67,4.);            // Regulates Initial State Radiation
210         SetMSTP(82,4);             // Double Gaussian Model
211         SetPARP(82,2.0);           // [GeV]    PT_min at Ref. energy
212         SetPARP(84,0.4);           // Core radius
213         SetPARP(85,0.90) ;         // Regulates gluon prod. mechanism
214         SetPARP(86,0.95);          // Regulates gluon prod. mechanism
215         SetPARP(89,1800.);         // [GeV]   Ref. energy
216         SetPARP(90,0.25);          // 2*epsilon (exponent in power law)
217         break;
218     case kPyDirectGamma:
219         SetMSEL(10);
220         break;
221     case kPyCharmPbPbMNR:
222     case kPyD0PbPbMNR:
223       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
224       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
225       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
226       // This parameter settings are meant to work with Pb-Pb collisions
227       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
228       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
229       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
230
231       // All QCD processes
232       SetMSEL(1);
233
234       // No multiple interactions
235       SetMSTP(81,0);
236       SetPARP(81,0.0);
237       SetPARP(82,0.0);
238
239       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
240       SetMSTP(61,1);
241       SetMSTP(71,1);
242
243       // 2nd order alpha_s
244       SetMSTP(2,2);
245
246       // QCD scales
247       SetMSTP(32,2);
248       SetPARP(34,1.0);
249
250       // Intrinsic <kT>
251       SetMSTP(91,1);
252       SetPARP(91,1.304);
253       SetPARP(93,6.52);
254
255       // Set c-quark mass
256       SetPMAS(4,1,1.2);
257
258       break;
259     case kPyDPlusPbPbMNR:
260       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
261       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
262       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
263       // This parameter settings are meant to work with Pb-Pb collisions
264       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
265       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
266       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
267
268       // All QCD processes
269       SetMSEL(1);
270
271       // No multiple interactions
272       SetMSTP(81,0);
273       SetPARP(81,0.0);
274       SetPARP(82,0.0);
275
276       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
277       SetMSTP(61,1);
278       SetMSTP(71,1);
279
280       // 2nd order alpha_s
281       SetMSTP(2,2);
282
283       // QCD scales
284       SetMSTP(32,2);
285       SetPARP(34,1.0);
286
287       // Intrinsic <kT>
288       SetMSTP(91,1);
289       SetPARP(91,1.304);
290       SetPARP(93,6.52);
291
292       // Set c-quark mass
293       SetPMAS(4,1,1.2);
294
295       break;
296     case kPyCharmpPbMNR:
297     case kPyD0pPbMNR:
298       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
299       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
300       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
301       // This parameter settings are meant to work with p-Pb collisions
302       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
303       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
304       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
305
306       // All QCD processes
307       SetMSEL(1);
308
309       // No multiple interactions
310       SetMSTP(81,0);
311       SetPARP(81,0.0);
312       SetPARP(82,0.0);
313
314       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
315       SetMSTP(61,1);
316       SetMSTP(71,1);
317
318       // 2nd order alpha_s
319       SetMSTP(2,2);
320
321       // QCD scales
322       SetMSTP(32,2);
323       SetPARP(34,1.0);
324
325       // Intrinsic <kT>
326       SetMSTP(91,1);
327       SetPARP(91,1.16);
328       SetPARP(93,5.8);
329
330       // Set c-quark mass
331       SetPMAS(4,1,1.2);
332
333       break;
334     case kPyDPluspPbMNR:
335       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
336       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
337       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
338       // This parameter settings are meant to work with p-Pb collisions
339       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
340       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
341       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
342
343       // All QCD processes
344       SetMSEL(1);
345
346       // No multiple interactions
347       SetMSTP(81,0);
348       SetPARP(81,0.0);
349       SetPARP(82,0.0);
350
351       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
352       SetMSTP(61,1);
353       SetMSTP(71,1);
354
355       // 2nd order alpha_s
356       SetMSTP(2,2);
357
358       // QCD scales
359       SetMSTP(32,2);
360       SetPARP(34,1.0);
361
362       // Intrinsic <kT>
363       SetMSTP(91,1);
364       SetPARP(91,1.16);
365       SetPARP(93,5.8);
366
367       // Set c-quark mass
368       SetPMAS(4,1,1.2);
369
370       break;
371     case kPyCharmppMNR:
372     case kPyD0ppMNR:
373       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
374       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
375       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
376       // This parameter settings are meant to work with pp collisions
377       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
378       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
379       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
380
381       // All QCD processes
382       SetMSEL(1);
383
384       // No multiple interactions
385       SetMSTP(81,0);
386       SetPARP(81,0.0);
387       SetPARP(82,0.0);
388
389       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
390       SetMSTP(61,1);
391       SetMSTP(71,1);
392
393       // 2nd order alpha_s
394       SetMSTP(2,2);
395
396       // QCD scales
397       SetMSTP(32,2);
398       SetPARP(34,1.0);
399
400       // Intrinsic <kT^2>
401       SetMSTP(91,1);
402       SetPARP(91,1.);
403       SetPARP(93,5.);
404
405       // Set c-quark mass
406       SetPMAS(4,1,1.2);
407
408       break;
409     case kPyDPlusppMNR:
410       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
411       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
412       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
413       // This parameter settings are meant to work with pp collisions
414       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
415       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
416       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
417
418       // All QCD processes
419       SetMSEL(1);
420
421       // No multiple interactions
422       SetMSTP(81,0);
423       SetPARP(81,0.0);
424       SetPARP(82,0.0);
425
426       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
427       SetMSTP(61,1);
428       SetMSTP(71,1);
429
430       // 2nd order alpha_s
431       SetMSTP(2,2);
432
433       // QCD scales
434       SetMSTP(32,2);
435       SetPARP(34,1.0);
436
437       // Intrinsic <kT^2>
438       SetMSTP(91,1);
439       SetPARP(91,1.);
440       SetPARP(93,5.);
441
442       // Set c-quark mass
443       SetPMAS(4,1,1.2);
444
445       break;
446     case kPyBeautyPbPbMNR:
447       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
448       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
449       // b-bbar single inclusive and double differential distributions.
450       // This parameter settings are meant to work with Pb-Pb collisions
451       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
452       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
453       // has to be set to 2.75GeV. Example in ConfigBeautyPPR.C.
454
455       // All QCD processes
456       SetMSEL(1);
457
458       // No multiple interactions
459       SetMSTP(81,0);
460       SetPARP(81,0.0);
461       SetPARP(82,0.0);
462
463       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
464       SetMSTP(61,1);
465       SetMSTP(71,1);
466
467       // 2nd order alpha_s
468       SetMSTP(2,2);
469
470       // QCD scales
471       SetMSTP(32,2);
472       SetPARP(34,1.0);
473       SetPARP(67,1.0);
474       SetPARP(71,1.0);
475
476       // Intrinsic <kT>
477       SetMSTP(91,1);
478       SetPARP(91,2.035);
479       SetPARP(93,10.17);
480
481       // Set b-quark mass
482       SetPMAS(5,1,4.75);
483
484       break;
485     case kPyBeautypPbMNR:
486       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
487       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
488       // b-bbar single inclusive and double differential distributions.
489       // This parameter settings are meant to work with p-Pb collisions
490       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
491       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
492       // has to be set to 2.75GeV. Example in ConfigBeautyPPR.C.
493
494       // All QCD processes
495       SetMSEL(1);
496
497       // No multiple interactions
498       SetMSTP(81,0);
499       SetPARP(81,0.0);
500       SetPARP(82,0.0);
501
502       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
503       SetMSTP(61,1);
504       SetMSTP(71,1);
505
506       // 2nd order alpha_s
507       SetMSTP(2,2);
508
509       // QCD scales
510       SetMSTP(32,2);
511       SetPARP(34,1.0);
512       SetPARP(67,1.0);
513       SetPARP(71,1.0);
514
515       // Intrinsic <kT>
516       SetMSTP(91,1);
517       SetPARP(91,1.60);
518       SetPARP(93,8.00);
519
520       // Set b-quark mass
521       SetPMAS(5,1,4.75);
522
523       break;
524     case kPyBeautyppMNR:
525       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
526       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
527       // b-bbar single inclusive and double differential distributions.
528       // This parameter settings are meant to work with pp collisions
529       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
530       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
531       // has to be set to 2.75GeV. Example in ConfigBeautyPPR.C.
532
533       // All QCD processes
534       SetMSEL(1);
535
536       // No multiple interactions
537       SetMSTP(81,0);
538       SetPARP(81,0.0);
539       SetPARP(82,0.0);
540
541       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
542       SetMSTP(61,1);
543       SetMSTP(71,1);
544
545       // 2nd order alpha_s
546       SetMSTP(2,2);
547
548       // QCD scales
549       SetMSTP(32,2);
550       SetPARP(34,1.0);
551       SetPARP(67,1.0);
552       SetPARP(71,1.0);
553
554       // Intrinsic <kT>
555       SetMSTP(91,1);
556       SetPARP(91,1.);
557       SetPARP(93,5.);
558
559       // Set b-quark mass
560       SetPMAS(5,1,4.75);
561
562       break;
563  
564     case kPyW:
565
566       //Inclusive production of W+/-
567       SetMSEL(0);
568       //f fbar -> W+ 
569       SetMSUB(2,1);
570       //        //f fbar -> g W+
571       //        SetMSUB(16,1);
572       //        //f fbar -> gamma W+
573       //        SetMSUB(20,1);
574       //        //f g -> f W+  
575       //        SetMSUB(31,1);
576       //        //f gamma -> f W+
577       //        SetMSUB(36,1);
578       
579       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
580       // With parton showers on we are generating "W inclusive process"
581       SetMSTP(61,1); //Initial QCD & QED showers on
582       SetMSTP(71,1); //Final QCD & QED showers on
583       
584       break;  
585     }
586 //
587 //  Initialize PYTHIA
588     SetMSTP(41,1);   // all resonance decays switched on
589
590     Initialize("CMS","p","p",fEcms);
591
592 }
593
594 Int_t AliPythia::CheckedLuComp(Int_t kf)
595 {
596 // Check Lund particle code (for debugging)
597     Int_t kc=Pycomp(kf);
598     printf("\n Lucomp kf,kc %d %d",kf,kc);
599     return kc;
600 }
601
602 void AliPythia::SetNuclei(Int_t a1, Int_t a2)
603 {
604 // Treat protons as inside nuclei with mass numbers a1 and a2  
605 //    The MSTP array in the PYPARS common block is used to enable and 
606 //    select the nuclear structure functions. 
607 //    MSTP(52)  : (D=1) choice of proton and nuclear structure-function library
608 //            =1: internal PYTHIA acording to MSTP(51) 
609 //            =2: PDFLIB proton  s.f., with MSTP(51)  = 1000xNGROUP+NSET
610 //    If the following mass number both not equal zero, nuclear corrections of the stf are used.
611 //    MSTP(192) : Mass number of nucleus side 1
612 //    MSTP(193) : Mass number of nucleus side 2
613     SetMSTP(52,2);
614     SetMSTP(192, a1);
615     SetMSTP(193, a2);  
616 }
617         
618
619 AliPythia* AliPythia::Instance()
620
621 // Set random number generator 
622     if (fgAliPythia) {
623         return fgAliPythia;
624     } else {
625         fgAliPythia = new AliPythia();
626         return fgAliPythia;
627     }
628 }
629
630 void AliPythia::PrintParticles()
631
632 // Print list of particl properties
633     Int_t np = 0;
634     char*   name = new char[16];    
635     for (Int_t kf=0; kf<1000000; kf++) {
636         for (Int_t c = 1;  c > -2; c-=2) {
637             Int_t kc = Pycomp(c*kf);
638             if (kc) {
639                 Float_t mass  = GetPMAS(kc,1);
640                 Float_t width = GetPMAS(kc,2);  
641                 Float_t tau   = GetPMAS(kc,4);
642
643                 Pyname(kf,name);
644         
645                 np++;
646                 
647                 printf("\n mass, width, tau: %6d %s %10.3f %10.3e %10.3e", 
648                        c*kf, name, mass, width, tau);
649             }
650         }
651     }
652     printf("\n Number of particles %d \n \n", np);
653 }
654
655 void  AliPythia::ResetDecayTable()
656 {
657 //  Set default values for pythia decay switches
658     Int_t i;
659     for (i = 1; i <  501; i++) SetMDCY(i,1,fDefMDCY[i]);
660     for (i = 1; i < 2001; i++) SetMDME(i,1,fDefMDME[i]);
661 }
662
663 void  AliPythia::SetDecayTable()
664 {
665 //  Set default values for pythia decay switches
666 //
667     Int_t i;
668     for (i = 1; i <  501; i++) fDefMDCY[i] = GetMDCY(i,1);
669     for (i = 1; i < 2001; i++) fDefMDME[i] = GetMDME(i,1);
670 }
671
672 void  AliPythia::Pyclus(Int_t& njet)
673 {
674 //  Call Pythia clustering algorithm
675 //
676     pyclus(njet);
677 }
678
679 void  AliPythia::Pycell(Int_t& njet)
680 {
681 //  Call Pythia jet reconstruction algorithm
682 //
683     pycell(njet);
684 }
685
686 void  AliPythia::Pyshow(Int_t ip1, Int_t ip2, Double_t qmax)
687 {
688 //  Call Pythia jet reconstruction algorithm
689 //
690     pyshow(ip1, ip2, qmax);
691 }
692
693 void AliPythia::Pyrobo(Int_t imi, Int_t ima, Double_t the, Double_t phi, Double_t bex, Double_t bey, Double_t bez)
694 {
695     pyrobo(imi, ima, the, phi, bex, bey, bez);
696 }
697
698
699
700 void AliPythia::InitQuenching(Float_t cMin, Float_t cMax, Float_t k, Int_t iECMethod)
701 {
702 // Initializes 
703 // (1) The quenching model using quenching weights according to C. Salgado and U. Wiedemann
704 // (2) The nuclear geometry using the Glauber Model
705 //     
706
707
708     fGlauber = new AliFastGlauber();
709     fGlauber->Init(2);
710     fGlauber->SetCentralityClass(cMin, cMax); 
711
712     fQuenchingWeights = new AliQuenchingWeights();
713     fQuenchingWeights->InitMult();
714     fQuenchingWeights->SetK(k);
715     fQuenchingWeights->SetECMethod(AliQuenchingWeights::kECMethod(iECMethod));
716 }
717
718
719 void  AliPythia::Quench()
720 {
721 //
722 //
723 //  Simple Jet Quenching routine:
724 //  =============================
725 //  The jet formed by all final state partons radiated by the parton created 
726 //  in the hard collisions is quenched by a factor (1-z) using light cone variables in 
727 //  the initial parton reference frame:
728 //  (E + p_z)new = (1-z) (E + p_z)old
729 //
730 //
731 //
732 //
733 //   The lost momentum is first balanced by one gluon with virtuality > 0.   
734 //   Subsequently the gluon splits to yield two gluons with E = p.
735 //
736 //
737 // 
738     static Float_t eMean = 0.;
739     static Int_t   icall = 0;
740     
741     Double_t p0[4][5];
742     Double_t p1[4][5];
743     Double_t p2[4][5];
744     Int_t   klast[4] = {-1, -1, -1, -1};
745
746     Int_t numpart   = fPyjets->N;
747     Double_t px = 0., py = 0., pz = 0., e = 0., m = 0., p = 0., pt = 0., theta = 0., phi = 0.;
748     Double_t pxq[4], pyq[4], pzq[4], eq[4], yq[4], mq[4], pq[4], phiq[4], thetaq[4], ptq[4];
749     Bool_t  quenched[4];
750     Double_t wjtKick[4];
751     Int_t nGluon[4];
752     Int_t qPdg[4];
753     Int_t   imo, kst, pdg;
754     
755 //
756 //  Sore information about Primary partons
757 //
758 //  j =
759 //  0, 1 partons from hard scattering
760 //  2, 3 partons from initial state radiation
761 // 
762     for (Int_t i = 2; i <= 7; i++) {
763         Int_t j = 0;
764         // Skip gluons that participate in hard scattering
765         if (i == 4 || i == 5) continue;
766         // Gluons from hard Scattering
767         if (i == 6 || i == 7) {
768             j = i - 6;
769             pxq[j]    = fPyjets->P[0][i];
770             pyq[j]    = fPyjets->P[1][i];
771             pzq[j]    = fPyjets->P[2][i];
772             eq[j]     = fPyjets->P[3][i];
773             mq[j]     = fPyjets->P[4][i];
774         } else {
775             // Gluons from initial state radiation
776             //
777             // Obtain 4-momentum vector from difference between original parton and parton after gluon 
778             // radiation. Energy is calculated independently because initial state radition does not 
779             // conserve strictly momentum and energy for each partonic system independently.
780             //
781             // Not very clean. Should be improved !
782             //
783             //
784             j = i;
785             pxq[j]    = fPyjets->P[0][i] - fPyjets->P[0][i+2];
786             pyq[j]    = fPyjets->P[1][i] - fPyjets->P[1][i+2];
787             pzq[j]    = fPyjets->P[2][i] - fPyjets->P[2][i+2];
788             mq[j]     = fPyjets->P[4][i];
789             eq[j]     = TMath::Sqrt(pxq[j] * pxq[j] + pyq[j] * pyq[j] + pzq[j] * pzq[j] + mq[j] * mq[j]);
790         }
791 //
792 //  Calculate some kinematic variables
793 //
794         yq[j]     = 0.5 * TMath::Log((eq[j] + pzq[j] + 1.e-14) / (eq[j] - pzq[j] + 1.e-14));
795         pq[j]     = TMath::Sqrt(pxq[j] * pxq[j] + pyq[j] * pyq[j] + pzq[j] * pzq[j]);
796         phiq[j]   = TMath::Pi()+TMath::ATan2(-pyq[j], -pxq[j]);
797         ptq[j]    = TMath::Sqrt(pxq[j] * pxq[j] + pyq[j] * pyq[j]);
798         thetaq[j] = TMath::ATan2(ptq[j], pzq[j]);
799         qPdg[j]   =  fPyjets->K[1][i];
800     }
801   
802     Double_t int0[4];
803     Double_t int1[4];
804     
805     fGlauber->GetI0I1ForPythiaAndXY(4, phiq, int0, int1, fXJet, fYJet, 15.);
806
807     for (Int_t j = 0; j < 4; j++) {
808         //
809         // Quench only central jets and with E > 10.
810         //
811
812
813         Int_t itype = (qPdg[j] == 21) ? 2 : 1;
814         Double_t eloss = fQuenchingWeights->GetELossRandomKFast(itype, int0[j], int1[j], eq[j]);
815
816         if (TMath::Abs(yq[j]) > 2.5 || eq[j] < 10.) {
817             fZQuench[j] = 0.;
818         } else {
819             if (eq[j] > 40. && TMath::Abs(yq[j]) < 0.5) {
820                 icall ++;
821                 eMean += eloss;
822             }
823             //
824             // Extra pt
825             Double_t l =   fQuenchingWeights->CalcLk(int0[j], int1[j]);     
826             wjtKick[j] = TMath::Sqrt(l *  fQuenchingWeights->CalcQk(int0[j], int1[j]));
827             //
828             // Fractional energy loss
829             fZQuench[j] = eloss / eq[j];
830             //
831             // Avoid complete loss
832             //
833             if (fZQuench[j] == 1.) fZQuench[j] = 0.95;
834             //
835             // Some debug printing
836
837             
838 //          printf("Initial parton # %3d, Type %3d Energy %10.3f Phi %10.3f Length %10.3f Loss %10.3f Kick %10.3f Mean: %10.3f %10.3f\n", 
839 //                 j, itype, eq[j], phiq[j], l, eloss, wjtKick[j], eMean / Float_t(icall+1), yq[j]);
840             
841 //          fZQuench[j] = 0.8;
842 //          while (fZQuench[j] >= 0.95)  fZQuench[j] = gRandom->Exp(0.2);
843         }
844         
845         quenched[j] = (fZQuench[j] > 0.01);
846     } // primary partons
847     
848     
849
850     Double_t pNew[1000][4];
851     Int_t    kNew[1000];
852     Int_t icount = 0;
853     Double_t zquench[4];
854     
855 //
856 //  System Loop    
857     for (Int_t isys = 0; isys < 4; isys++) {
858 //      Skip to next system if not quenched.
859         if (!quenched[isys]) continue;
860         
861         nGluon[isys]   = 1 + Int_t(fZQuench[isys] / (1. - fZQuench[isys]));
862         if (nGluon[isys] > 6) nGluon[isys] = 6;
863         zquench[isys] = 1. - TMath::Power(1. - fZQuench[isys], 1./Double_t(nGluon[isys]));
864         wjtKick[isys]  = wjtKick[isys] / TMath::Sqrt(Double_t(nGluon[isys]));
865
866
867         
868         Int_t igMin = -1;
869         Int_t igMax = -1;
870         Double_t pg[4] = {0., 0., 0., 0.};
871         
872 //
873 // Loop on radiation events
874
875         for (Int_t iglu = 0; iglu < nGluon[isys]; iglu++) {
876             while (1) {
877                 icount = 0;
878                 for (Int_t k = 0; k < 4; k++)
879                 {
880                     p0[isys][k] = 0.;
881                     p1[isys][k] = 0.;
882                     p2[isys][k] = 0.;
883                 }
884 //      Loop over partons
885                 for (Int_t i = 0; i < numpart; i++)
886                 {
887                     imo =  fPyjets->K[2][i];
888                     kst =  fPyjets->K[0][i];
889                     pdg =  fPyjets->K[1][i];
890                     
891                 
892                 
893 //      Quarks and gluons only
894                     if (pdg != 21 && TMath::Abs(pdg) > 6) continue;
895 //      Particles from hard scattering only
896                     
897                     if (imo > 8 && imo < 1000) imo = fPyjets->K[2][imo - 1];
898                     Int_t imom = imo % 1000;
899                     if ((isys == 0 || isys == 1) && ((imom != (isys + 7)))) continue;
900                     if ((isys == 2 || isys == 3) && ((imom != (isys + 1)))) continue;               
901                     
902                     
903 //      Skip comment lines
904                     if (kst != 1 && kst != 2) continue;
905 //
906 //      Parton kinematic
907                     px    = fPyjets->P[0][i];
908                     py    = fPyjets->P[1][i];
909                     pz    = fPyjets->P[2][i];
910                     e     = fPyjets->P[3][i];
911                     m     = fPyjets->P[4][i];
912                     pt    = TMath::Sqrt(px * px + py * py);
913                     p     = TMath::Sqrt(px * px + py * py + pz * pz); 
914                     phi   = TMath::Pi() + TMath::ATan2(-py, -px);
915                     theta = TMath::ATan2(pt, pz);
916                 
917 //
918 //      Save 4-momentum sum for balancing
919                     Int_t index = isys;
920                     
921                     p0[index][0] += px;
922                     p0[index][1] += py;
923                     p0[index][2] += pz;
924                     p0[index][3] += e;
925                 
926                     klast[index] = i;
927                     
928 //
929 //      Fractional energy loss
930                     Double_t z = zquench[index];
931                     
932                     
933 //      Don't fully quench radiated gluons
934 //
935                     if (imo > 1000) {
936 //      This small factor makes sure that the gluons are not too close in phase space to avoid recombination
937 //
938
939                         z = 0.02;
940                     }
941 //                  printf("z: %d %f\n", imo, z);
942                     
943
944 //
945                     
946                     //
947                     //
948                     //      Transform into frame in which initial parton is along z-axis
949                     //
950                     TVector3 v(px, py, pz);
951                     v.RotateZ(-phiq[index]);  v.RotateY(-thetaq[index]);
952                     Double_t pxs = v.X(); Double_t pys = v.Y(); Double_t pl  = v.Z();
953
954                     Double_t jt  = TMath::Sqrt(pxs * pxs + pys * pys);
955                     Double_t mt2 = jt * jt + m * m;
956                     Double_t zmax = 1.;     
957                     //
958                     // Kinematic limit on z
959                     //
960                     if (m > 0.) zmax = 1. - m / TMath::Sqrt(m * m + jt * jt);
961                     //
962                     // Change light-cone kinematics rel. to initial parton
963                     //  
964                     Double_t eppzOld = e + pl;
965                     Double_t empzOld = e - pl;
966                     
967                     Double_t eppzNew = (1. - z) * eppzOld;
968                     Double_t empzNew = empzOld - mt2 * z / eppzOld;
969                     Double_t eNew    = 0.5 * (eppzNew + empzNew);
970                     Double_t plNew   = 0.5 * (eppzNew - empzNew);
971                     
972                     Double_t jtNew;
973                     //
974                     // if mt very small (or sometimes even < 0 for numerical reasons) set it to 0
975                     Double_t mt2New = eppzNew * empzNew;
976                     if (mt2New < 1.e-8) mt2New = 0.;
977                     if (z < zmax) {
978                         if (m * m > mt2New) {
979                             //
980                             // This should not happen 
981                             //
982                             Fatal("Quench()", "This should never happen %e %e %e!", m, eppzNew, empzNew);
983                             jtNew = 0;
984                         } else {
985                             jtNew    = TMath::Sqrt(mt2New - m * m);
986                         }
987                     } else {
988                         // If pT is to small (probably a leading massive particle) we scale only the energy
989                         // This can cause negative masses of the radiated gluon
990                         // Let's hope for the best ...
991                         jtNew = jt;
992                         eNew  = TMath::Sqrt(plNew * plNew + mt2);
993                         
994                     }
995                     //
996                     //     Calculate new px, py
997                     //
998                     Double_t pxNew   = jtNew / jt * pxs;
999                     Double_t pyNew   = jtNew / jt * pys;        
1000                     
1001 //                  Double_t dpx = pxs - pxNew;
1002 //                  Double_t dpy = pys - pyNew;
1003 //                  Double_t dpz = pl  - plNew;
1004 //                  Double_t de  = e   - eNew;
1005 //                  Double_t dmass2 = de * de  - dpx * dpx - dpy * dpy - dpz * dpz;
1006 //                  printf("New mass (1) %e %e %e %e %e %e %e \n", dmass2, jt, jtNew, pl, plNew, e, eNew);
1007 //                  printf("New mass (2) %e %e \n", pxNew, pyNew);
1008                     //
1009                     //      Rotate back
1010                     //  
1011                     TVector3 w(pxNew, pyNew, plNew);
1012                     w.RotateY(thetaq[index]); w.RotateZ(phiq[index]);
1013                     pxNew = w.X(); pyNew = w.Y(); plNew = w.Z();
1014                 
1015                     p1[index][0] += pxNew;
1016                     p1[index][1] += pyNew;
1017                     p1[index][2] += plNew;
1018                     p1[index][3] += eNew;       
1019                     //
1020                     // Updated 4-momentum vectors
1021                     //
1022                     pNew[icount][0]  = pxNew;
1023                     pNew[icount][1]  = pyNew;
1024                     pNew[icount][2]  = plNew;
1025                     pNew[icount][3]  = eNew;
1026                     kNew[icount]     = i;
1027                     icount++;
1028                 } // parton loop
1029                 //
1030                 // Check if there was phase-space for quenching
1031                 //
1032
1033                 if (icount == 0) quenched[isys] = kFALSE;
1034                 if (!quenched[isys]) break;
1035                 
1036                 for (Int_t j = 0; j < 4; j++) 
1037                 {
1038                     p2[isys][j] = p0[isys][j] - p1[isys][j];
1039                 }
1040                 p2[isys][4] = p2[isys][3] * p2[isys][3] - p2[isys][0] * p2[isys][0] - p2[isys][1] * p2[isys][1] - p2[isys][2] * p2[isys][2];
1041                 if (p2[isys][4] > 0.) {
1042                     p2[isys][4] = TMath::Sqrt(p2[isys][4]);
1043                     break;
1044                 } else {
1045                     printf("Warning negative mass squared in system %d %f ! \n", isys, zquench[isys]);
1046                     printf("4-Momentum: %10.3e %10.3e %10.3e %10.3e %10.3e \n", p2[isys][0], p2[isys][1], p2[isys][2], p2[isys][3], p2[isys][4]);
1047                     if (p2[isys][4] < -0.01) {
1048                         printf("Negative mass squared !\n");
1049                         // Here we have to put the gluon back to mass shell
1050                         // This will lead to a small energy imbalance
1051                         p2[isys][4]  = 0.;
1052                         p2[isys][3]  = TMath::Sqrt(p2[isys][0] * p2[isys][0] + p2[isys][1] * p2[isys][1] + p2[isys][2] * p2[isys][2]);
1053                         break;
1054                     } else {
1055                         p2[isys][4] = 0.;
1056                         break;
1057                     }
1058                 }
1059                 /*
1060                 zHeavy *= 0.98;
1061                 printf("zHeavy lowered to %f\n", zHeavy);
1062                 if (zHeavy < 0.01) {
1063                     printf("No success ! \n");
1064                     icount = 0;
1065                     quenched[isys] = kFALSE;
1066                     break;
1067                 }
1068                 */
1069             } // iteration on z (while)
1070             
1071 //          Update  event record
1072             for (Int_t k = 0; k < icount; k++) {
1073 //              printf("%6d %6d %10.3e %10.3e %10.3e %10.3e\n", k, kNew[k], pNew[k][0],pNew[k][1], pNew[k][2], pNew[k][3] );
1074                 fPyjets->P[0][kNew[k]] = pNew[k][0];
1075                 fPyjets->P[1][kNew[k]] = pNew[k][1];
1076                 fPyjets->P[2][kNew[k]] = pNew[k][2];
1077                 fPyjets->P[3][kNew[k]] = pNew[k][3];
1078             }
1079             //
1080             // Add the gluons
1081             //
1082             Int_t ish = 0;    
1083             Int_t iGlu;
1084             if (!quenched[isys]) continue;
1085 //
1086 //      Last parton from shower i
1087             Int_t in = klast[isys];
1088 //
1089 //      Continue if no parton in shower i selected
1090             if (in == -1) continue;
1091 //  
1092 //      If this is the second initial parton and it is behind the first move pointer by previous ish
1093             if (isys == 1 && klast[1] > klast[0]) in += ish;
1094 //
1095 //      Starting index
1096             
1097 //          jmin = in - 1;
1098 // How many additional gluons will be generated
1099             ish  = 1;
1100             if (p2[isys][4] > 0.05) ish = 2;
1101 //
1102 //      Position of gluons
1103             iGlu = numpart;
1104             if (iglu == 0) igMin = iGlu;
1105             igMax = iGlu;
1106             numpart += ish;
1107             (fPyjets->N) += ish;
1108             
1109             if (ish == 1) {
1110                 fPyjets->P[0][iGlu] = p2[isys][0];
1111                 fPyjets->P[1][iGlu] = p2[isys][1];
1112                 fPyjets->P[2][iGlu] = p2[isys][2];
1113                 fPyjets->P[3][iGlu] = p2[isys][3];
1114                 fPyjets->P[4][iGlu] = p2[isys][4];
1115                 
1116                 fPyjets->K[0][iGlu] = 1;
1117                 if (iglu == nGluon[isys] - 1) fPyjets->K[0][iGlu] = 1;
1118                 fPyjets->K[1][iGlu] = 21;       
1119                 fPyjets->K[2][iGlu] = fPyjets->K[2][in] + 1000;
1120                 fPyjets->K[3][iGlu] = -1;       
1121                 fPyjets->K[4][iGlu] = -1;
1122                 
1123                 pg[0] += p2[isys][0];
1124                 pg[1] += p2[isys][1];
1125                 pg[2] += p2[isys][2];
1126                 pg[3] += p2[isys][3];
1127             } else {
1128                 //
1129                 // Split gluon in rest frame.
1130                 //
1131                 Double_t bx   =  p2[isys][0] / p2[isys][3];
1132                 Double_t by   =  p2[isys][1] / p2[isys][3];
1133                 Double_t bz   =  p2[isys][2] / p2[isys][3];
1134                 Double_t pst  =  p2[isys][4] / 2.;
1135                 //
1136                 // Isotropic decay ????
1137                 Double_t cost = 2. * gRandom->Rndm() - 1.;
1138                 Double_t sint = TMath::Sqrt(1. - cost * cost);
1139                 Double_t phi =  2. * TMath::Pi() * gRandom->Rndm();
1140                 
1141                 Double_t pz1 =   pst * cost;
1142                 Double_t pz2 =  -pst * cost;
1143                 Double_t pt1 =   pst * sint;
1144                 Double_t pt2 =  -pst * sint;
1145                 Double_t px1 =   pt1 * TMath::Cos(phi);
1146                 Double_t py1 =   pt1 * TMath::Sin(phi);     
1147                 Double_t px2 =   pt2 * TMath::Cos(phi);
1148                 Double_t py2 =   pt2 * TMath::Sin(phi);     
1149                 
1150                 fPyjets->P[0][iGlu] = px1;
1151                 fPyjets->P[1][iGlu] = py1;
1152                 fPyjets->P[2][iGlu] = pz1;
1153                 fPyjets->P[3][iGlu] = pst;
1154                 fPyjets->P[4][iGlu] = 0.;
1155                 
1156                 fPyjets->K[0][iGlu] = 1 ;
1157                 fPyjets->K[1][iGlu] = 21;       
1158                 fPyjets->K[2][iGlu] = fPyjets->K[2][in] + 1000;
1159                 fPyjets->K[3][iGlu] = -1;       
1160                 fPyjets->K[4][iGlu] = -1;
1161                 
1162                 fPyjets->P[0][iGlu+1] = px2;
1163                 fPyjets->P[1][iGlu+1] = py2;
1164                 fPyjets->P[2][iGlu+1] = pz2;
1165                 fPyjets->P[3][iGlu+1] = pst;
1166                 fPyjets->P[4][iGlu+1] = 0.;
1167                 
1168                 fPyjets->K[0][iGlu+1] = 1;
1169                 if (iglu == nGluon[isys] - 1) fPyjets->K[0][iGlu+1] = 1;
1170                 fPyjets->K[1][iGlu+1] = 21;     
1171                 fPyjets->K[2][iGlu+1] = fPyjets->K[2][in] + 1000;
1172                 fPyjets->K[3][iGlu+1] = -1;     
1173                 fPyjets->K[4][iGlu+1] = -1;
1174                 SetMSTU(1,0);
1175                 SetMSTU(2,0);
1176                 //
1177                 // Boost back
1178                 //
1179                 Pyrobo(iGlu + 1, iGlu + 2, 0., 0., bx, by, bz);
1180             }
1181 /*    
1182             for (Int_t ig = iGlu; ig < iGlu+ish; ig++) {
1183                 Double_t px, py, pz;
1184                 px = fPyjets->P[0][ig]; 
1185                 py = fPyjets->P[1][ig]; 
1186                 pz = fPyjets->P[2][ig]; 
1187                 TVector3 v(px, py, pz);
1188                 v.RotateZ(-phiq[isys]);
1189                 v.RotateY(-thetaq[isys]);
1190                 Double_t pxs     = v.X(); Double_t pys = v.Y(); Double_t pzs  = v.Z();     
1191                 Double_t r       = AliPythiaRndm::GetPythiaRandom()->Rndm();
1192                 Double_t jtKick  = 0.3 * TMath::Sqrt(-TMath::Log(r));
1193                 if (ish == 2)   jtKick  = wjtKick[i] * TMath::Sqrt(-TMath::Log(r)) / TMath::Sqrt(2.);
1194                 Double_t phiKick = 2. * TMath::Pi() * AliPythiaRndm::GetPythiaRandom()->Rndm();
1195                 pxs += jtKick * TMath::Cos(phiKick);
1196                 pys += jtKick * TMath::Sin(phiKick);
1197                 TVector3 w(pxs, pys, pzs);
1198                 w.RotateY(thetaq[isys]);
1199                 w.RotateZ(phiq[isys]);
1200                 fPyjets->P[0][ig] = w.X(); 
1201                 fPyjets->P[1][ig] = w.Y(); 
1202                 fPyjets->P[2][ig] = w.Z(); 
1203                 fPyjets->P[2][ig] = w.Mag();
1204             }
1205 */
1206         } // kGluon         
1207         
1208         
1209     // Check energy conservation
1210         Double_t pxs = 0.;
1211         Double_t pys = 0.;
1212         Double_t pzs = 0.;      
1213         Double_t es  = 14000.;
1214         
1215         for (Int_t i = 0; i < numpart; i++)
1216         {
1217             kst =  fPyjets->K[0][i];
1218             if (kst != 1 && kst != 2) continue;
1219             pxs += fPyjets->P[0][i];
1220             pys += fPyjets->P[1][i];
1221             pzs += fPyjets->P[2][i];        
1222             es  -= fPyjets->P[3][i];        
1223         }
1224         if (TMath::Abs(pxs) > 1.e-2 ||
1225             TMath::Abs(pys) > 1.e-2 ||
1226             TMath::Abs(pzs) > 1.e-1) {
1227             printf("%e %e %e %e\n", pxs, pys, pzs, es);
1228 //              Fatal("Quench()", "4-Momentum non-conservation");
1229         }
1230         
1231     } // end quenching loop (systems)
1232 // Clean-up
1233     for (Int_t i = 0; i < numpart; i++)
1234     {
1235         imo =  fPyjets->K[2][i];
1236         if (imo > 1000) {
1237             fPyjets->K[2][i] = fPyjets->K[2][i] % 1000;
1238         }
1239     }
1240 //      this->Pylist(1);
1241 } // end quench
1242
1243
1244 void AliPythia::Pyquen(Double_t a, Int_t ibf, Double_t b)
1245 {
1246     // Igor Lokthine's quenching routine
1247     pyquen(a, ibf, b);
1248 }
1249
1250 void AliPythia::GetQuenchingParameters(Double_t& xp, Double_t& yp, Double_t z[4])
1251 {
1252     // Return event specific quenching parameters
1253     xp = fXJet;
1254     yp = fYJet;
1255     for (Int_t i = 0; i < 4; i++) z[i] = fZQuench[i];
1256
1257 }
1258