Use MSTU(16) = 2 for heavy flavor. HF Hadrons point to the
[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 pyevnw pyevnw_
33 # define type_of_call
34 #else
35 # define pyclus PYCLUS
36 # define pycell PYCELL
37 # define pyrobo PYROBO
38 # define pyquen PYQUEN
39 # define pyevnw PYEVNW
40 # define type_of_call _stdcall
41 #endif
42
43 extern "C" void type_of_call pyclus(Int_t & );
44 extern "C" void type_of_call pycell(Int_t & );
45 extern "C" void type_of_call pyshow(Int_t &, Int_t &, Double_t &);
46 extern "C" void type_of_call pyrobo(Int_t &, Int_t &, Double_t &, Double_t &, Double_t &, Double_t &, Double_t &);
47 extern "C" void type_of_call pyquen(Double_t &, Int_t &, Double_t &);
48 extern "C" void type_of_call pyevnw(){;}
49
50 //_____________________________________________________________________________
51
52 AliPythia* AliPythia::fgAliPythia=NULL;
53
54 AliPythia::AliPythia()
55 {
56 // Default Constructor
57 //
58 //  Set random number
59     if (!AliPythiaRndm::GetPythiaRandom()) 
60       AliPythiaRndm::SetPythiaRandom(GetRandom());
61     fGlauber          = 0;
62     fQuenchingWeights = 0;
63 }
64
65 void AliPythia::ProcInit(Process_t process, Float_t energy, StrucFunc_t strucfunc)
66 {
67 // Initialise the process to generate 
68     if (!AliPythiaRndm::GetPythiaRandom()) 
69       AliPythiaRndm::SetPythiaRandom(GetRandom());
70     
71     fProcess = process;
72     fEcms = energy;
73     fStrucFunc = strucfunc;
74 //...Switch off decay of pi0, K0S, Lambda, Sigma+-, Xi0-, Omega-.
75     SetMDCY(Pycomp(111) ,1,0);
76     SetMDCY(Pycomp(310) ,1,0);
77     SetMDCY(Pycomp(3122),1,0);
78     SetMDCY(Pycomp(3112),1,0);
79     SetMDCY(Pycomp(3212),1,0);
80     SetMDCY(Pycomp(3222),1,0);
81     SetMDCY(Pycomp(3312),1,0);
82     SetMDCY(Pycomp(3322),1,0);
83     SetMDCY(Pycomp(3334),1,0);
84     //  select structure function 
85     SetMSTP(52,2);
86     SetMSTP(51,strucfunc);
87     
88 //
89 // Pythia initialisation for selected processes//
90 //
91 // Make MSEL clean
92 //
93     for (Int_t i=1; i<= 200; i++) {
94         SetMSUB(i,0);
95     }
96 //  select charm production
97     switch (process) 
98     {
99     case kPyOldUEQ2ordered:  //Old underlying events with Q2 ordered QCD processes
100 //        Multiple interactions on.
101         SetMSTP(81,1);
102 // Double Gaussian matter distribution.
103         SetMSTP(82,4);
104         SetPARP(83,0.5);
105         SetPARP(84,0.4);
106 //  pT0.
107         SetPARP(82,2.0);
108 //  Reference energy for pT0 and energy rescaling pace.
109         SetPARP(89,1800);
110         SetPARP(90,0.25);
111 //  String drawing almost completely minimizes string length.
112         SetPARP(85,0.9);
113         SetPARP(86,0.95);
114 // ISR and FSR activity.
115         SetPARP(67,4);
116         SetPARP(71,4);
117 // Lambda_FSR scale.
118         SetPARJ(81,0.29);
119         break;
120     case kPyOldUEQ2ordered2:   
121 // Old underlying events with Q2 ordered QCD processes
122 // Multiple interactions on.
123         SetMSTP(81,1);
124 // Double Gaussian matter distribution.
125         SetMSTP(82,4);
126         SetPARP(83,0.5);
127         SetPARP(84,0.4);
128 // pT0.
129         SetPARP(82,2.0);
130 // Reference energy for pT0 and energy rescaling pace.
131         SetPARP(89,1800);
132         SetPARP(90,0.16);  // here is the difference with  kPyOldUEQ2ordered
133 // String drawing almost completely minimizes string length.
134         SetPARP(85,0.9);
135         SetPARP(86,0.95);
136 // ISR and FSR activity.
137         SetPARP(67,4);
138         SetPARP(71,4);
139 // Lambda_FSR scale.
140         SetPARJ(81,0.29);       
141         break;
142     case kPyOldPopcorn:  
143 // Old production mechanism: Old Popcorn
144         SetMSEL(1);
145         SetMSTJ(12,3); 
146 // (D=2) Like MSTJ(12)=2 but added prod ofthe 1er rank baryon
147         SetMSTP(88,2); 
148 // (D=1)see can be used to form  baryons (BARYON JUNCTION)
149         SetMSTJ(1,1);  
150         AtlasTuning();
151         break;
152     case kPyCharm:
153         SetMSEL(4);
154 //  heavy quark masses
155
156         SetPMAS(4,1,1.2);
157         SetMSTU(16,2);
158 //
159 //    primordial pT
160         SetMSTP(91,1);
161         SetPARP(91,1.);
162         SetPARP(93,5.);
163 //
164         break;
165     case kPyBeauty:
166         SetMSEL(5);
167         SetPMAS(5,1,4.75);
168         SetMSTU(16,2);
169         break;
170     case kPyJpsi:
171         SetMSEL(0);
172 // gg->J/Psi g
173         SetMSUB(86,1);
174         break;
175     case kPyJpsiChi:
176         SetMSEL(0);
177 // gg->J/Psi g
178         SetMSUB(86,1);
179 // gg-> chi_0c g
180         SetMSUB(87,1);
181 // gg-> chi_1c g
182         SetMSUB(88,1);
183 // gg-> chi_2c g
184         SetMSUB(89,1);  
185         break;
186     case kPyCharmUnforced:
187         SetMSEL(0);
188         SetMSTU(16,2);
189 // gq->qg   
190         SetMSUB(28,1);
191 // gg->qq
192         SetMSUB(53,1);
193 // gg->gg
194         SetMSUB(68,1);
195         break;
196     case kPyBeautyUnforced:
197         SetMSTU(16,2);
198         SetMSEL(0);
199 // gq->qg   
200         SetMSUB(28,1);
201 // gg->qq
202         SetMSUB(53,1);
203 // gg->gg
204         SetMSUB(68,1);
205         break;
206     case kPyMb:
207 // Minimum Bias pp-Collisions
208 //
209 //   
210 //      select Pythia min. bias model
211         SetMSEL(0);
212         SetMSUB(92,1);             // single diffraction AB-->XB
213         SetMSUB(93,1);             // single diffraction AB-->AX
214         SetMSUB(94,1);             // double diffraction
215         SetMSUB(95,1);             // low pt production
216
217         AtlasTuning();
218         break;
219     case kPyMbNonDiffr:
220 // Minimum Bias pp-Collisions
221 //
222 //   
223 //      select Pythia min. bias model
224         SetMSEL(0);
225         SetMSUB(95,1);             // low pt production
226
227         AtlasTuning();
228         break;
229     case kPyMbMSEL1:
230         ConfigHeavyFlavor();
231 // Intrinsic <kT^2>
232         SetMSTP(91,1);// Width (1=gaussian) primordial kT dist. inside hadrons
233         SetPARP(91,1.);     // <kT^2> = PARP(91,1.)^2
234         SetPARP(93,5.);     // Upper cut-off
235 // Set Q-quark mass
236         SetPMAS(4,1,1.2);   // Charm quark mass
237         SetPMAS(5,1,4.78);  // Beauty quark mass
238         SetPARP(71,4.);     // Defaut value
239 // Atlas Tuning
240         AtlasTuning();
241         break;
242     case kPyJets:
243 //
244 //  QCD Jets
245 //
246         SetMSEL(1);
247  // Pythia Tune A (CDF)
248  //
249        SetPARP(67,4.);            // Regulates Initial State Radiation
250        SetMSTP(82,4);             // Double Gaussian Model
251        SetPARP(82,2.0);           // [GeV]    PT_min at Ref. energy
252        SetPARP(84,0.4);           // Core radius
253        SetPARP(85,0.90) ;         // Regulates gluon prod. mechanism
254        SetPARP(86,0.95);          // Regulates gluon prod. mechanism
255        SetPARP(89,1800.);         // [GeV]   Ref. energy
256        SetPARP(90,0.25);          // 2*epsilon (exponent in power law)
257        break;
258     case kPyDirectGamma:
259         SetMSEL(10);
260         break;
261     case kPyCharmPbPbMNR:
262     case kPyD0PbPbMNR:
263     case kPyDPlusPbPbMNR:
264     case kPyDPlusStrangePbPbMNR:
265       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
266       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
267       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
268       // This parameter settings are meant to work with Pb-Pb collisions
269       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
270       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
271       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
272         ConfigHeavyFlavor();
273       // Intrinsic <kT>
274       SetMSTP(91,1);
275       SetPARP(91,1.304);
276       SetPARP(93,6.52);
277       // Set c-quark mass
278       SetPMAS(4,1,1.2);
279       break;
280     case kPyCharmpPbMNR:
281     case kPyD0pPbMNR:
282     case kPyDPluspPbMNR:
283     case kPyDPlusStrangepPbMNR:
284       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
285       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
286       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
287       // This parameter settings are meant to work with p-Pb collisions
288       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
289       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
290       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
291         ConfigHeavyFlavor();
292       // Intrinsic <kT>
293         SetMSTP(91,1);
294         SetPARP(91,1.16);
295         SetPARP(93,5.8);
296         
297       // Set c-quark mass
298         SetPMAS(4,1,1.2);
299       break;
300     case kPyCharmppMNR:
301     case kPyD0ppMNR:
302     case kPyDPlusppMNR:
303     case kPyDPlusStrangeppMNR:
304       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
305       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
306       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
307       // This parameter settings are meant to work with pp collisions
308       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
309       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
310       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
311         ConfigHeavyFlavor();
312       // Intrinsic <kT^2>
313         SetMSTP(91,1);
314         SetPARP(91,1.);
315         SetPARP(93,5.);
316         
317       // Set c-quark mass
318         SetPMAS(4,1,1.2);
319       break;
320     case kPyCharmppMNRwmi:
321       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
322       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
323       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
324       // This parameter settings are meant to work with pp collisions
325       // and with kCTEQ5L PDFs.
326       // Added multiple interactions according to ATLAS tune settings.
327       // To get a "reasonable" agreement with MNR results, events have to be 
328       // generated with the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
329       // set to 2.76 GeV.
330       // To get a "perfect" agreement with MNR results, events have to be 
331       // generated in four ptHard bins with the following relative 
332       // normalizations:
333       // 2.76-3 GeV: 25%
334       //    3-4 GeV: 40%
335       //    4-8 GeV: 29%
336       //     >8 GeV:  6%
337         ConfigHeavyFlavor();
338       // Intrinsic <kT^2>
339         SetMSTP(91,1);
340         SetPARP(91,1.);
341         SetPARP(93,5.);
342
343       // Set c-quark mass
344         SetPMAS(4,1,1.2);
345         AtlasTuning();
346         break;
347     case kPyBeautyPbPbMNR:
348       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
349       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
350       // b-bbar single inclusive and double differential distributions.
351       // This parameter settings are meant to work with Pb-Pb collisions
352       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
353       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
354       // has to be set to 2.75GeV. Example in ConfigBeautyPPR.C.
355         ConfigHeavyFlavor();
356       // QCD scales
357         SetPARP(67,1.0);
358         SetPARP(71,1.0);
359       // Intrinsic <kT>
360         SetMSTP(91,1);
361         SetPARP(91,2.035);
362         SetPARP(93,10.17);
363       // Set b-quark mass
364         SetPMAS(5,1,4.75);
365       break;
366     case kPyBeautypPbMNR:
367       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
368       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
369       // b-bbar single inclusive and double differential distributions.
370       // This parameter settings are meant to work with p-Pb collisions
371       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
372       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
373       // has to be set to 2.75GeV. Example in ConfigBeautyPPR.C.
374         ConfigHeavyFlavor();
375       // QCD scales
376         SetPARP(67,1.0);
377         SetPARP(71,1.0);
378       // Intrinsic <kT>
379         SetMSTP(91,1);
380         SetPARP(91,1.60);
381         SetPARP(93,8.00);
382       // Set b-quark mass
383         SetPMAS(5,1,4.75);
384       break;
385     case kPyBeautyppMNR:
386       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
387       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
388       // b-bbar single inclusive and double differential distributions.
389       // This parameter settings are meant to work with pp collisions
390       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
391       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
392       // has to be set to 2.75GeV. Example in ConfigBeautyPPR.C.
393         ConfigHeavyFlavor();
394       // QCD scales
395         SetPARP(67,1.0);
396         SetPARP(71,1.0);
397         
398         // Intrinsic <kT>
399         SetMSTP(91,1);
400         SetPARP(91,1.);
401         SetPARP(93,5.);
402         
403         // Set b-quark mass
404         SetPMAS(5,1,4.75);
405       break;
406      case kPyBeautyppMNRwmi:
407       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
408       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
409       // b-bbar single inclusive and double differential distributions.
410       // This parameter settings are meant to work with pp collisions
411       // and with kCTEQ5L PDFs.
412       // Added multiple interactions according to ATLAS tune settings.
413       // To get a "reasonable" agreement with MNR results, events have to be 
414       // generated with the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
415       // set to 2.76 GeV.
416       // To get a "perfect" agreement with MNR results, events have to be 
417       // generated in four ptHard bins with the following relative 
418       // normalizations:
419       // 2.76-4 GeV:  5% 
420       //    4-6 GeV: 31%
421       //    6-8 GeV: 28%
422       //     >8 GeV: 36%
423          ConfigHeavyFlavor();
424       // QCD scales
425          SetPARP(67,1.0);
426          SetPARP(71,1.0);
427          
428          // Intrinsic <kT>
429          SetMSTP(91,1);
430          SetPARP(91,1.);
431          SetPARP(93,5.);
432
433       // Set b-quark mass
434          SetPMAS(5,1,4.75);
435
436          AtlasTuning();
437          break; 
438     case kPyW:
439
440       //Inclusive production of W+/-
441       SetMSEL(0);
442       //f fbar -> W+ 
443       SetMSUB(2,1);
444       //        //f fbar -> g W+
445       //        SetMSUB(16,1);
446       //        //f fbar -> gamma W+
447       //        SetMSUB(20,1);
448       //        //f g -> f W+  
449       //        SetMSUB(31,1);
450       //        //f gamma -> f W+
451       //        SetMSUB(36,1);
452       
453       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
454       // With parton showers on we are generating "W inclusive process"
455       SetMSTP(61,1); //Initial QCD & QED showers on
456       SetMSTP(71,1); //Final QCD & QED showers on
457       
458       break;  
459
460     case kPyZ:
461
462       //Inclusive production of Z
463       SetMSEL(0);
464       //f fbar -> Z/gamma
465       SetMSUB(1,1);
466       
467       //       // f fbar -> g Z/gamma
468       //       SetMSUB(15,1);
469       //       // f fbar -> gamma Z/gamma
470       //       SetMSUB(19,1);
471       //       // f g -> f Z/gamma
472       //       SetMSUB(30,1);
473       //       // f gamma -> f Z/gamma
474       //       SetMSUB(35,1);
475       
476       //only Z included, not gamma
477       SetMSTP(43,2);
478       
479       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
480       // With parton showers on we are generating "Z inclusive process"
481       SetMSTP(61,1); //Initial QCD & QED showers on
482       SetMSTP(71,1); //Final QCD & QED showers on
483       
484       break;  
485
486     }
487 //
488 //  Initialize PYTHIA
489     SetMSTP(41,1);   // all resonance decays switched on
490
491     Initialize("CMS","p","p",fEcms);
492
493 }
494
495 Int_t AliPythia::CheckedLuComp(Int_t kf)
496 {
497 // Check Lund particle code (for debugging)
498     Int_t kc=Pycomp(kf);
499     printf("\n Lucomp kf,kc %d %d",kf,kc);
500     return kc;
501 }
502
503 void AliPythia::SetNuclei(Int_t a1, Int_t a2)
504 {
505 // Treat protons as inside nuclei with mass numbers a1 and a2  
506 //    The MSTP array in the PYPARS common block is used to enable and 
507 //    select the nuclear structure functions. 
508 //    MSTP(52)  : (D=1) choice of proton and nuclear structure-function library
509 //            =1: internal PYTHIA acording to MSTP(51) 
510 //            =2: PDFLIB proton  s.f., with MSTP(51)  = 1000xNGROUP+NSET
511 //    If the following mass number both not equal zero, nuclear corrections of the stf are used.
512 //    MSTP(192) : Mass number of nucleus side 1
513 //    MSTP(193) : Mass number of nucleus side 2
514     SetMSTP(52,2);
515     SetMSTP(192, a1);
516     SetMSTP(193, a2);  
517 }
518         
519
520 AliPythia* AliPythia::Instance()
521
522 // Set random number generator 
523     if (fgAliPythia) {
524         return fgAliPythia;
525     } else {
526         fgAliPythia = new AliPythia();
527         return fgAliPythia;
528     }
529 }
530
531 void AliPythia::PrintParticles()
532
533 // Print list of particl properties
534     Int_t np = 0;
535     char*   name = new char[16];    
536     for (Int_t kf=0; kf<1000000; kf++) {
537         for (Int_t c = 1;  c > -2; c-=2) {
538             Int_t kc = Pycomp(c*kf);
539             if (kc) {
540                 Float_t mass  = GetPMAS(kc,1);
541                 Float_t width = GetPMAS(kc,2);  
542                 Float_t tau   = GetPMAS(kc,4);
543
544                 Pyname(kf,name);
545         
546                 np++;
547                 
548                 printf("\n mass, width, tau: %6d %s %10.3f %10.3e %10.3e", 
549                        c*kf, name, mass, width, tau);
550             }
551         }
552     }
553     printf("\n Number of particles %d \n \n", np);
554 }
555
556 void  AliPythia::ResetDecayTable()
557 {
558 //  Set default values for pythia decay switches
559     Int_t i;
560     for (i = 1; i <  501; i++) SetMDCY(i,1,fDefMDCY[i]);
561     for (i = 1; i < 2001; i++) SetMDME(i,1,fDefMDME[i]);
562 }
563
564 void  AliPythia::SetDecayTable()
565 {
566 //  Set default values for pythia decay switches
567 //
568     Int_t i;
569     for (i = 1; i <  501; i++) fDefMDCY[i] = GetMDCY(i,1);
570     for (i = 1; i < 2001; i++) fDefMDME[i] = GetMDME(i,1);
571 }
572
573 void  AliPythia::Pyclus(Int_t& njet)
574 {
575 //  Call Pythia clustering algorithm
576 //
577     pyclus(njet);
578 }
579
580 void  AliPythia::Pycell(Int_t& njet)
581 {
582 //  Call Pythia jet reconstruction algorithm
583 //
584     pycell(njet);
585 }
586
587 void  AliPythia::Pyshow(Int_t ip1, Int_t ip2, Double_t qmax)
588 {
589 //  Call Pythia jet reconstruction algorithm
590 //
591     pyshow(ip1, ip2, qmax);
592 }
593
594 void AliPythia::Pyrobo(Int_t imi, Int_t ima, Double_t the, Double_t phi, Double_t bex, Double_t bey, Double_t bez)
595 {
596     pyrobo(imi, ima, the, phi, bex, bey, bez);
597 }
598
599
600
601 void AliPythia::InitQuenching(Float_t cMin, Float_t cMax, Float_t k, Int_t iECMethod)
602 {
603 // Initializes 
604 // (1) The quenching model using quenching weights according to C. Salgado and U. Wiedemann
605 // (2) The nuclear geometry using the Glauber Model
606 //     
607
608
609     fGlauber = new AliFastGlauber();
610     fGlauber->Init(2);
611     fGlauber->SetCentralityClass(cMin, cMax); 
612
613     fQuenchingWeights = new AliQuenchingWeights();
614     fQuenchingWeights->InitMult();
615     fQuenchingWeights->SetK(k);
616     fQuenchingWeights->SetECMethod(AliQuenchingWeights::kECMethod(iECMethod));
617 }
618
619
620 void  AliPythia::Quench()
621 {
622 //
623 //
624 //  Simple Jet Quenching routine:
625 //  =============================
626 //  The jet formed by all final state partons radiated by the parton created 
627 //  in the hard collisions is quenched by a factor (1-z) using light cone variables in 
628 //  the initial parton reference frame:
629 //  (E + p_z)new = (1-z) (E + p_z)old
630 //
631 //
632 //
633 //
634 //   The lost momentum is first balanced by one gluon with virtuality > 0.   
635 //   Subsequently the gluon splits to yield two gluons with E = p.
636 //
637 //
638 // 
639     static Float_t eMean = 0.;
640     static Int_t   icall = 0;
641     
642     Double_t p0[4][5];
643     Double_t p1[4][5];
644     Double_t p2[4][5];
645     Int_t   klast[4] = {-1, -1, -1, -1};
646
647     Int_t numpart   = fPyjets->N;
648     Double_t px = 0., py = 0., pz = 0., e = 0., m = 0., p = 0., pt = 0., theta = 0., phi = 0.;
649     Double_t pxq[4], pyq[4], pzq[4], eq[4], yq[4], mq[4], pq[4], phiq[4], thetaq[4], ptq[4];
650     Bool_t  quenched[4];
651     Double_t wjtKick[4];
652     Int_t nGluon[4];
653     Int_t qPdg[4];
654     Int_t   imo, kst, pdg;
655     
656 //
657 //  Sore information about Primary partons
658 //
659 //  j =
660 //  0, 1 partons from hard scattering
661 //  2, 3 partons from initial state radiation
662 // 
663     for (Int_t i = 2; i <= 7; i++) {
664         Int_t j = 0;
665         // Skip gluons that participate in hard scattering
666         if (i == 4 || i == 5) continue;
667         // Gluons from hard Scattering
668         if (i == 6 || i == 7) {
669             j = i - 6;
670             pxq[j]    = fPyjets->P[0][i];
671             pyq[j]    = fPyjets->P[1][i];
672             pzq[j]    = fPyjets->P[2][i];
673             eq[j]     = fPyjets->P[3][i];
674             mq[j]     = fPyjets->P[4][i];
675         } else {
676             // Gluons from initial state radiation
677             //
678             // Obtain 4-momentum vector from difference between original parton and parton after gluon 
679             // radiation. Energy is calculated independently because initial state radition does not 
680             // conserve strictly momentum and energy for each partonic system independently.
681             //
682             // Not very clean. Should be improved !
683             //
684             //
685             j = i;
686             pxq[j]    = fPyjets->P[0][i] - fPyjets->P[0][i+2];
687             pyq[j]    = fPyjets->P[1][i] - fPyjets->P[1][i+2];
688             pzq[j]    = fPyjets->P[2][i] - fPyjets->P[2][i+2];
689             mq[j]     = fPyjets->P[4][i];
690             eq[j]     = TMath::Sqrt(pxq[j] * pxq[j] + pyq[j] * pyq[j] + pzq[j] * pzq[j] + mq[j] * mq[j]);
691         }
692 //
693 //  Calculate some kinematic variables
694 //
695         yq[j]     = 0.5 * TMath::Log((eq[j] + pzq[j] + 1.e-14) / (eq[j] - pzq[j] + 1.e-14));
696         pq[j]     = TMath::Sqrt(pxq[j] * pxq[j] + pyq[j] * pyq[j] + pzq[j] * pzq[j]);
697         phiq[j]   = TMath::Pi()+TMath::ATan2(-pyq[j], -pxq[j]);
698         ptq[j]    = TMath::Sqrt(pxq[j] * pxq[j] + pyq[j] * pyq[j]);
699         thetaq[j] = TMath::ATan2(ptq[j], pzq[j]);
700         qPdg[j]   =  fPyjets->K[1][i];
701     }
702   
703     Double_t int0[4];
704     Double_t int1[4];
705     
706     fGlauber->GetI0I1ForPythiaAndXY(4, phiq, int0, int1, fXJet, fYJet, 15.);
707
708     for (Int_t j = 0; j < 4; j++) {
709         //
710         // Quench only central jets and with E > 10.
711         //
712
713
714         Int_t itype = (qPdg[j] == 21) ? 2 : 1;
715         Double_t eloss = fQuenchingWeights->GetELossRandomKFast(itype, int0[j], int1[j], eq[j]);
716
717         if (TMath::Abs(yq[j]) > 2.5 || eq[j] < 10.) {
718             fZQuench[j] = 0.;
719         } else {
720             if (eq[j] > 40. && TMath::Abs(yq[j]) < 0.5) {
721                 icall ++;
722                 eMean += eloss;
723             }
724             //
725             // Extra pt
726             Double_t l =   fQuenchingWeights->CalcLk(int0[j], int1[j]);     
727             wjtKick[j] = TMath::Sqrt(l *  fQuenchingWeights->CalcQk(int0[j], int1[j]));
728             //
729             // Fractional energy loss
730             fZQuench[j] = eloss / eq[j];
731             //
732             // Avoid complete loss
733             //
734             if (fZQuench[j] == 1.) fZQuench[j] = 0.95;
735             //
736             // Some debug printing
737
738             
739 //          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", 
740 //                 j, itype, eq[j], phiq[j], l, eloss, wjtKick[j], eMean / Float_t(icall+1), yq[j]);
741             
742 //          fZQuench[j] = 0.8;
743 //          while (fZQuench[j] >= 0.95)  fZQuench[j] = gRandom->Exp(0.2);
744         }
745         
746         quenched[j] = (fZQuench[j] > 0.01);
747     } // primary partons
748     
749     
750
751     Double_t pNew[1000][4];
752     Int_t    kNew[1000];
753     Int_t icount = 0;
754     Double_t zquench[4];
755     
756 //
757 //  System Loop    
758     for (Int_t isys = 0; isys < 4; isys++) {
759 //      Skip to next system if not quenched.
760         if (!quenched[isys]) continue;
761         
762         nGluon[isys]   = 1 + Int_t(fZQuench[isys] / (1. - fZQuench[isys]));
763         if (nGluon[isys] > 6) nGluon[isys] = 6;
764         zquench[isys] = 1. - TMath::Power(1. - fZQuench[isys], 1./Double_t(nGluon[isys]));
765         wjtKick[isys]  = wjtKick[isys] / TMath::Sqrt(Double_t(nGluon[isys]));
766
767
768         
769         Int_t igMin = -1;
770         Int_t igMax = -1;
771         Double_t pg[4] = {0., 0., 0., 0.};
772         
773 //
774 // Loop on radiation events
775
776         for (Int_t iglu = 0; iglu < nGluon[isys]; iglu++) {
777             while (1) {
778                 icount = 0;
779                 for (Int_t k = 0; k < 4; k++)
780                 {
781                     p0[isys][k] = 0.;
782                     p1[isys][k] = 0.;
783                     p2[isys][k] = 0.;
784                 }
785 //      Loop over partons
786                 for (Int_t i = 0; i < numpart; i++)
787                 {
788                     imo =  fPyjets->K[2][i];
789                     kst =  fPyjets->K[0][i];
790                     pdg =  fPyjets->K[1][i];
791                     
792                 
793                 
794 //      Quarks and gluons only
795                     if (pdg != 21 && TMath::Abs(pdg) > 6) continue;
796 //      Particles from hard scattering only
797                     
798                     if (imo > 8 && imo < 1000) imo = fPyjets->K[2][imo - 1];
799                     Int_t imom = imo % 1000;
800                     if ((isys == 0 || isys == 1) && ((imom != (isys + 7)))) continue;
801                     if ((isys == 2 || isys == 3) && ((imom != (isys + 1)))) continue;               
802                     
803                     
804 //      Skip comment lines
805                     if (kst != 1 && kst != 2) continue;
806 //
807 //      Parton kinematic
808                     px    = fPyjets->P[0][i];
809                     py    = fPyjets->P[1][i];
810                     pz    = fPyjets->P[2][i];
811                     e     = fPyjets->P[3][i];
812                     m     = fPyjets->P[4][i];
813                     pt    = TMath::Sqrt(px * px + py * py);
814                     p     = TMath::Sqrt(px * px + py * py + pz * pz); 
815                     phi   = TMath::Pi() + TMath::ATan2(-py, -px);
816                     theta = TMath::ATan2(pt, pz);
817                 
818 //
819 //      Save 4-momentum sum for balancing
820                     Int_t index = isys;
821                     
822                     p0[index][0] += px;
823                     p0[index][1] += py;
824                     p0[index][2] += pz;
825                     p0[index][3] += e;
826                 
827                     klast[index] = i;
828                     
829 //
830 //      Fractional energy loss
831                     Double_t z = zquench[index];
832                     
833                     
834 //      Don't fully quench radiated gluons
835 //
836                     if (imo > 1000) {
837 //      This small factor makes sure that the gluons are not too close in phase space to avoid recombination
838 //
839
840                         z = 0.02;
841                     }
842 //                  printf("z: %d %f\n", imo, z);
843                     
844
845 //
846                     
847                     //
848                     //
849                     //      Transform into frame in which initial parton is along z-axis
850                     //
851                     TVector3 v(px, py, pz);
852                     v.RotateZ(-phiq[index]);  v.RotateY(-thetaq[index]);
853                     Double_t pxs = v.X(); Double_t pys = v.Y(); Double_t pl  = v.Z();
854
855                     Double_t jt  = TMath::Sqrt(pxs * pxs + pys * pys);
856                     Double_t mt2 = jt * jt + m * m;
857                     Double_t zmax = 1.;     
858                     //
859                     // Kinematic limit on z
860                     //
861                     if (m > 0.) zmax = 1. - m / TMath::Sqrt(m * m + jt * jt);
862                     //
863                     // Change light-cone kinematics rel. to initial parton
864                     //  
865                     Double_t eppzOld = e + pl;
866                     Double_t empzOld = e - pl;
867                     
868                     Double_t eppzNew = (1. - z) * eppzOld;
869                     Double_t empzNew = empzOld - mt2 * z / eppzOld;
870                     Double_t eNew    = 0.5 * (eppzNew + empzNew);
871                     Double_t plNew   = 0.5 * (eppzNew - empzNew);
872                     
873                     Double_t jtNew;
874                     //
875                     // if mt very small (or sometimes even < 0 for numerical reasons) set it to 0
876                     Double_t mt2New = eppzNew * empzNew;
877                     if (mt2New < 1.e-8) mt2New = 0.;
878                     if (z < zmax) {
879                         if (m * m > mt2New) {
880                             //
881                             // This should not happen 
882                             //
883                             Fatal("Quench()", "This should never happen %e %e %e!", m, eppzNew, empzNew);
884                             jtNew = 0;
885                         } else {
886                             jtNew    = TMath::Sqrt(mt2New - m * m);
887                         }
888                     } else {
889                         // If pT is to small (probably a leading massive particle) we scale only the energy
890                         // This can cause negative masses of the radiated gluon
891                         // Let's hope for the best ...
892                         jtNew = jt;
893                         eNew  = TMath::Sqrt(plNew * plNew + mt2);
894                         
895                     }
896                     //
897                     //     Calculate new px, py
898                     //
899                     Double_t pxNew   = jtNew / jt * pxs;
900                     Double_t pyNew   = jtNew / jt * pys;        
901                     
902 //                  Double_t dpx = pxs - pxNew;
903 //                  Double_t dpy = pys - pyNew;
904 //                  Double_t dpz = pl  - plNew;
905 //                  Double_t de  = e   - eNew;
906 //                  Double_t dmass2 = de * de  - dpx * dpx - dpy * dpy - dpz * dpz;
907 //                  printf("New mass (1) %e %e %e %e %e %e %e \n", dmass2, jt, jtNew, pl, plNew, e, eNew);
908 //                  printf("New mass (2) %e %e \n", pxNew, pyNew);
909                     //
910                     //      Rotate back
911                     //  
912                     TVector3 w(pxNew, pyNew, plNew);
913                     w.RotateY(thetaq[index]); w.RotateZ(phiq[index]);
914                     pxNew = w.X(); pyNew = w.Y(); plNew = w.Z();
915                 
916                     p1[index][0] += pxNew;
917                     p1[index][1] += pyNew;
918                     p1[index][2] += plNew;
919                     p1[index][3] += eNew;       
920                     //
921                     // Updated 4-momentum vectors
922                     //
923                     pNew[icount][0]  = pxNew;
924                     pNew[icount][1]  = pyNew;
925                     pNew[icount][2]  = plNew;
926                     pNew[icount][3]  = eNew;
927                     kNew[icount]     = i;
928                     icount++;
929                 } // parton loop
930                 //
931                 // Check if there was phase-space for quenching
932                 //
933
934                 if (icount == 0) quenched[isys] = kFALSE;
935                 if (!quenched[isys]) break;
936                 
937                 for (Int_t j = 0; j < 4; j++) 
938                 {
939                     p2[isys][j] = p0[isys][j] - p1[isys][j];
940                 }
941                 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];
942                 if (p2[isys][4] > 0.) {
943                     p2[isys][4] = TMath::Sqrt(p2[isys][4]);
944                     break;
945                 } else {
946                     printf("Warning negative mass squared in system %d %f ! \n", isys, zquench[isys]);
947                     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]);
948                     if (p2[isys][4] < -0.01) {
949                         printf("Negative mass squared !\n");
950                         // Here we have to put the gluon back to mass shell
951                         // This will lead to a small energy imbalance
952                         p2[isys][4]  = 0.;
953                         p2[isys][3]  = TMath::Sqrt(p2[isys][0] * p2[isys][0] + p2[isys][1] * p2[isys][1] + p2[isys][2] * p2[isys][2]);
954                         break;
955                     } else {
956                         p2[isys][4] = 0.;
957                         break;
958                     }
959                 }
960                 /*
961                 zHeavy *= 0.98;
962                 printf("zHeavy lowered to %f\n", zHeavy);
963                 if (zHeavy < 0.01) {
964                     printf("No success ! \n");
965                     icount = 0;
966                     quenched[isys] = kFALSE;
967                     break;
968                 }
969                 */
970             } // iteration on z (while)
971             
972 //          Update  event record
973             for (Int_t k = 0; k < icount; k++) {
974 //              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] );
975                 fPyjets->P[0][kNew[k]] = pNew[k][0];
976                 fPyjets->P[1][kNew[k]] = pNew[k][1];
977                 fPyjets->P[2][kNew[k]] = pNew[k][2];
978                 fPyjets->P[3][kNew[k]] = pNew[k][3];
979             }
980             //
981             // Add the gluons
982             //
983             Int_t ish = 0;    
984             Int_t iGlu;
985             if (!quenched[isys]) continue;
986 //
987 //      Last parton from shower i
988             Int_t in = klast[isys];
989 //
990 //      Continue if no parton in shower i selected
991             if (in == -1) continue;
992 //  
993 //      If this is the second initial parton and it is behind the first move pointer by previous ish
994             if (isys == 1 && klast[1] > klast[0]) in += ish;
995 //
996 //      Starting index
997             
998 //          jmin = in - 1;
999 // How many additional gluons will be generated
1000             ish  = 1;
1001             if (p2[isys][4] > 0.05) ish = 2;
1002 //
1003 //      Position of gluons
1004             iGlu = numpart;
1005             if (iglu == 0) igMin = iGlu;
1006             igMax = iGlu;
1007             numpart += ish;
1008             (fPyjets->N) += ish;
1009             
1010             if (ish == 1) {
1011                 fPyjets->P[0][iGlu] = p2[isys][0];
1012                 fPyjets->P[1][iGlu] = p2[isys][1];
1013                 fPyjets->P[2][iGlu] = p2[isys][2];
1014                 fPyjets->P[3][iGlu] = p2[isys][3];
1015                 fPyjets->P[4][iGlu] = p2[isys][4];
1016                 
1017                 fPyjets->K[0][iGlu] = 1;
1018                 if (iglu == nGluon[isys] - 1) fPyjets->K[0][iGlu] = 1;
1019                 fPyjets->K[1][iGlu] = 21;       
1020                 fPyjets->K[2][iGlu] = fPyjets->K[2][in] + 1000;
1021                 fPyjets->K[3][iGlu] = -1;       
1022                 fPyjets->K[4][iGlu] = -1;
1023                 
1024                 pg[0] += p2[isys][0];
1025                 pg[1] += p2[isys][1];
1026                 pg[2] += p2[isys][2];
1027                 pg[3] += p2[isys][3];
1028             } else {
1029                 //
1030                 // Split gluon in rest frame.
1031                 //
1032                 Double_t bx   =  p2[isys][0] / p2[isys][3];
1033                 Double_t by   =  p2[isys][1] / p2[isys][3];
1034                 Double_t bz   =  p2[isys][2] / p2[isys][3];
1035                 Double_t pst  =  p2[isys][4] / 2.;
1036                 //
1037                 // Isotropic decay ????
1038                 Double_t cost = 2. * gRandom->Rndm() - 1.;
1039                 Double_t sint = TMath::Sqrt(1. - cost * cost);
1040                 Double_t phi =  2. * TMath::Pi() * gRandom->Rndm();
1041                 
1042                 Double_t pz1 =   pst * cost;
1043                 Double_t pz2 =  -pst * cost;
1044                 Double_t pt1 =   pst * sint;
1045                 Double_t pt2 =  -pst * sint;
1046                 Double_t px1 =   pt1 * TMath::Cos(phi);
1047                 Double_t py1 =   pt1 * TMath::Sin(phi);     
1048                 Double_t px2 =   pt2 * TMath::Cos(phi);
1049                 Double_t py2 =   pt2 * TMath::Sin(phi);     
1050                 
1051                 fPyjets->P[0][iGlu] = px1;
1052                 fPyjets->P[1][iGlu] = py1;
1053                 fPyjets->P[2][iGlu] = pz1;
1054                 fPyjets->P[3][iGlu] = pst;
1055                 fPyjets->P[4][iGlu] = 0.;
1056                 
1057                 fPyjets->K[0][iGlu] = 1 ;
1058                 fPyjets->K[1][iGlu] = 21;       
1059                 fPyjets->K[2][iGlu] = fPyjets->K[2][in] + 1000;
1060                 fPyjets->K[3][iGlu] = -1;       
1061                 fPyjets->K[4][iGlu] = -1;
1062                 
1063                 fPyjets->P[0][iGlu+1] = px2;
1064                 fPyjets->P[1][iGlu+1] = py2;
1065                 fPyjets->P[2][iGlu+1] = pz2;
1066                 fPyjets->P[3][iGlu+1] = pst;
1067                 fPyjets->P[4][iGlu+1] = 0.;
1068                 
1069                 fPyjets->K[0][iGlu+1] = 1;
1070                 if (iglu == nGluon[isys] - 1) fPyjets->K[0][iGlu+1] = 1;
1071                 fPyjets->K[1][iGlu+1] = 21;     
1072                 fPyjets->K[2][iGlu+1] = fPyjets->K[2][in] + 1000;
1073                 fPyjets->K[3][iGlu+1] = -1;     
1074                 fPyjets->K[4][iGlu+1] = -1;
1075                 SetMSTU(1,0);
1076                 SetMSTU(2,0);
1077                 //
1078                 // Boost back
1079                 //
1080                 Pyrobo(iGlu + 1, iGlu + 2, 0., 0., bx, by, bz);
1081             }
1082 /*    
1083             for (Int_t ig = iGlu; ig < iGlu+ish; ig++) {
1084                 Double_t px, py, pz;
1085                 px = fPyjets->P[0][ig]; 
1086                 py = fPyjets->P[1][ig]; 
1087                 pz = fPyjets->P[2][ig]; 
1088                 TVector3 v(px, py, pz);
1089                 v.RotateZ(-phiq[isys]);
1090                 v.RotateY(-thetaq[isys]);
1091                 Double_t pxs     = v.X(); Double_t pys = v.Y(); Double_t pzs  = v.Z();     
1092                 Double_t r       = AliPythiaRndm::GetPythiaRandom()->Rndm();
1093                 Double_t jtKick  = 0.3 * TMath::Sqrt(-TMath::Log(r));
1094                 if (ish == 2)   jtKick  = wjtKick[i] * TMath::Sqrt(-TMath::Log(r)) / TMath::Sqrt(2.);
1095                 Double_t phiKick = 2. * TMath::Pi() * AliPythiaRndm::GetPythiaRandom()->Rndm();
1096                 pxs += jtKick * TMath::Cos(phiKick);
1097                 pys += jtKick * TMath::Sin(phiKick);
1098                 TVector3 w(pxs, pys, pzs);
1099                 w.RotateY(thetaq[isys]);
1100                 w.RotateZ(phiq[isys]);
1101                 fPyjets->P[0][ig] = w.X(); 
1102                 fPyjets->P[1][ig] = w.Y(); 
1103                 fPyjets->P[2][ig] = w.Z(); 
1104                 fPyjets->P[2][ig] = w.Mag();
1105             }
1106 */
1107         } // kGluon         
1108         
1109         
1110     // Check energy conservation
1111         Double_t pxs = 0.;
1112         Double_t pys = 0.;
1113         Double_t pzs = 0.;      
1114         Double_t es  = 14000.;
1115         
1116         for (Int_t i = 0; i < numpart; i++)
1117         {
1118             kst =  fPyjets->K[0][i];
1119             if (kst != 1 && kst != 2) continue;
1120             pxs += fPyjets->P[0][i];
1121             pys += fPyjets->P[1][i];
1122             pzs += fPyjets->P[2][i];        
1123             es  -= fPyjets->P[3][i];        
1124         }
1125         if (TMath::Abs(pxs) > 1.e-2 ||
1126             TMath::Abs(pys) > 1.e-2 ||
1127             TMath::Abs(pzs) > 1.e-1) {
1128             printf("%e %e %e %e\n", pxs, pys, pzs, es);
1129 //              Fatal("Quench()", "4-Momentum non-conservation");
1130         }
1131         
1132     } // end quenching loop (systems)
1133 // Clean-up
1134     for (Int_t i = 0; i < numpart; i++)
1135     {
1136         imo =  fPyjets->K[2][i];
1137         if (imo > 1000) {
1138             fPyjets->K[2][i] = fPyjets->K[2][i] % 1000;
1139         }
1140     }
1141 //      this->Pylist(1);
1142 } // end quench
1143
1144
1145 void AliPythia::Pyquen(Double_t a, Int_t ibf, Double_t b)
1146 {
1147     // Igor Lokthine's quenching routine
1148     pyquen(a, ibf, b);
1149 }
1150
1151 void AliPythia::Pyevnw()
1152 {
1153     // New multiple interaction scenario
1154     pyevnw();
1155 }
1156
1157 void AliPythia::GetQuenchingParameters(Double_t& xp, Double_t& yp, Double_t z[4])
1158 {
1159     // Return event specific quenching parameters
1160     xp = fXJet;
1161     yp = fYJet;
1162     for (Int_t i = 0; i < 4; i++) z[i] = fZQuench[i];
1163
1164 }
1165
1166 void AliPythia::ConfigHeavyFlavor()
1167 {
1168     //
1169     // Default configuration for Heavy Flavor production
1170     //
1171     // All QCD processes
1172     //
1173     SetMSEL(1);
1174     
1175     // No multiple interactions
1176     SetMSTP(81,0);
1177     // Initial/final parton shower on (Pythia default)
1178     SetMSTP(61,1);
1179     SetMSTP(71,1);
1180     
1181     // 2nd order alpha_s
1182     SetMSTP(2,2);
1183     
1184     // QCD scales
1185     SetMSTP(32,2);
1186     SetPARP(34,1.0);
1187     SetMSTU(16,2);
1188 }
1189
1190 void AliPythia::AtlasTuning()
1191 {
1192     //
1193     // Configuration for the ATLAS tuning
1194         SetMSTP(51, kCTEQ5L);      // CTEQ5L pdf
1195         SetMSTP(81,1);             // Multiple Interactions ON
1196         SetMSTP(82,4);             // Double Gaussian Model
1197         SetPARP(82,1.8);           // [GeV]    PT_min at Ref. energy
1198         SetPARP(89,1000.);         // [GeV]   Ref. energy
1199         SetPARP(90,0.16);          // 2*epsilon (exponent in power law)
1200         SetPARP(83,0.5);           // Core density in proton matter distribution (def.value)
1201         SetPARP(84,0.5);           // Core radius
1202         SetPARP(85,0.33);          // Regulates gluon prod. mechanism
1203         SetPARP(86,0.66);          // Regulates gluon prod. mechanism
1204         SetPARP(67,1);             // Regulates Initial State Radiation
1205 }