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 type_of_call
  32 #else
  33 # define pyclus PYCLUS
  34 # define pycell PYCELL
  35 # define pyrobo PYROBO
  36 # define type_of_call _stdcall
  37 #endif
  38
  39 extern "C" void type_of_call pyclus(Int_t & );
  40 extern "C" void type_of_call pycell(Int_t & );
  41 extern "C" void type_of_call pyshow(Int_t &, Int_t &, Double_t &);
  42 extern "C" void type_of_call pyrobo(Int_t &, Int_t &, Double_t &, Double_t &, Double_t &, Double_t &, Double_t &);
  43
  44 //_____________________________________________________________________________
  45
  46 AliPythia* AliPythia::fgAliPythia=NULL;
  47
  48 AliPythia::AliPythia()
  49 {
  50 // Default Constructor
  51 //
  52 //  Set random number
  53     if (!AliPythiaRndm::GetPythiaRandom())
  54       AliPythiaRndm::SetPythiaRandom(GetRandom());
  55     fGlauber          = 0;
  56     fQuenchingWeights = 0;
  57 }
  58
  59 void AliPythia::ProcInit(Process_t process, Float_t energy, StrucFunc_t strucfunc)
  60 {
  61 // Initialise the process to generate
  62     if (!AliPythiaRndm::GetPythiaRandom())
  63       AliPythiaRndm::SetPythiaRandom(GetRandom());
  64
  65     fProcess = process;
  66     fEcms = energy;
  67     fStrucFunc = strucfunc;
  68 //  don't decay p0
  69     SetMDCY(Pycomp(111),1,0);
  70 //  select structure function
  71     SetMSTP(52,2);
  72     SetMSTP(51,strucfunc);
  73 //
  74 // Pythia initialisation for selected processes//
  75 //
  76 // Make MSEL clean
  77 //
  78     for (Int_t i=1; i<= 200; i++) {
  79         SetMSUB(i,0);
  80     }
  81 //  select charm production
  82     switch (process)
  83     {
  84     case kPyCharm:
  85         SetMSEL(4);
  86 //
  87 //  heavy quark masses
  88
  89         SetPMAS(4,1,1.2);
  90         SetMSTU(16,2);
  91 //
  92 //    primordial pT
  93         SetMSTP(91,1);
  94         SetPARP(91,1.);
  95         SetPARP(93,5.);
  96 //
  97         break;
  98     case kPyBeauty:
  99         SetMSEL(5);
 100         SetPMAS(5,1,4.75);
 101         SetMSTU(16,2);
 102         break;
 103     case kPyJpsi:
 104         SetMSEL(0);
 105 // gg->J/Psi g
 106         SetMSUB(86,1);
 107         break;
 108     case kPyJpsiChi:
 109         SetMSEL(0);
 110 // gg->J/Psi g
 111         SetMSUB(86,1);
 112 // gg-> chi_0c g
 113         SetMSUB(87,1);
 114 // gg-> chi_1c g
 115         SetMSUB(88,1);
 116 // gg-> chi_2c g
 117         SetMSUB(89,1);
 118         break;
 119     case kPyCharmUnforced:
 120         SetMSEL(0);
 121 // gq->qg
 122         SetMSUB(28,1);
 123 // gg->qq
 124         SetMSUB(53,1);
 125 // gg->gg
 126         SetMSUB(68,1);
 127         break;
 128     case kPyBeautyUnforced:
 129         SetMSEL(0);
 130 // gq->qg
 131         SetMSUB(28,1);
 132 // gg->qq
 133         SetMSUB(53,1);
 134 // gg->gg
 135         SetMSUB(68,1);
 136         break;
 137     case kPyMb:
 138 // Minimum Bias pp-Collisions
 139 //
 140 //
 141 //      select Pythia min. bias model
 142         SetMSEL(0);
 143         SetMSUB(92,1);             // single diffraction AB-->XB
 144         SetMSUB(93,1);             // single diffraction AB-->AX
 145         SetMSUB(94,1);             // double diffraction
 146         SetMSUB(95,1);             // low pt production
 147
 148 //
 149 // ATLAS Tuning
 150 //
 151
 152         SetMSTP(51, kCTEQ5L);      // CTEQ5L pdf
 153         SetMSTP(81,1);             // Multiple Interactions ON
 154         SetMSTP(82,4);             // Double Gaussian Model
 155
 156         SetPARP(82,1.8);           // [GeV]    PT_min at Ref. energy
 157         SetPARP(89,1000.);         // [GeV]   Ref. energy
 158         SetPARP(90,0.16);          // 2*epsilon (exponent in power law)
 159         SetPARP(83,0.5);           // Core density in proton matter distribution (def.value)
 160         SetPARP(84,0.5);           // Core radius
 161         SetPARP(85,0.33);          // Regulates gluon prod. mechanism
 162         SetPARP(86,0.66);          // Regulates gluon prod. mechanism
 163         SetPARP(67,1);             // Regulates Initial State Radiation
 164         break;
 165     case kPyMbNonDiffr:
 166 // Minimum Bias pp-Collisions
 167 //
 168 //
 169 //      select Pythia min. bias model
 170         SetMSEL(0);
 171         SetMSUB(95,1);             // low pt production
 172
 173 //
 174 // ATLAS Tuning
 175 //
 176
 177         SetMSTP(51,7);             // CTEQ5L pdf
 178         SetMSTP(81,1);             // Multiple Interactions ON
 179         SetMSTP(82,4);             // Double Gaussian Model
 180
 181         SetPARP(82,1.8);           // [GeV]    PT_min at Ref. energy
 182         SetPARP(89,1000.);         // [GeV]   Ref. energy
 183         SetPARP(90,0.16);          // 2*epsilon (exponent in power law)
 184         SetPARP(83,0.5);           // Core density in proton matter distribution (def.value)
 185         SetPARP(84,0.5);           // Core radius
 186         SetPARP(85,0.33);          // Regulates gluon prod. mechanism
 187         SetPARP(86,0.66);          // Regulates gluon prod. mechanism
 188         SetPARP(67,1);             // Regulates Initial State Radiation
 189         break;
 190     case kPyJets:
 191 //
 192 //  QCD Jets
 193 //
 194         SetMSEL(1);
 195         break;
 196     case kPyDirectGamma:
 197         SetMSEL(10);
 198         break;
 199     case kPyCharmPbPbMNR:
 200     case kPyD0PbPbMNR:
 201       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
 202       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
 203       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
 204       // This parameter settings are meant to work with Pb-Pb collisions
 205       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
 206       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
 207       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
 208
 209       // All QCD processes
 210       SetMSEL(1);
 211
 212       // No multiple interactions
 213       SetMSTP(81,0);
 214       SetPARP(81,0.0);
 215       SetPARP(82,0.0);
 216
 217       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
 218       SetMSTP(61,1);
 219       SetMSTP(71,1);
 220
 221       // 2nd order alpha_s
 222       SetMSTP(2,2);
 223
 224       // QCD scales
 225       SetMSTP(32,2);
 226       SetPARP(34,1.0);
 227
 228       // Intrinsic <kT>
 229       SetMSTP(91,1);
 230       SetPARP(91,1.304);
 231       SetPARP(93,6.52);
 232
 233       // Set c-quark mass
 234       SetPMAS(4,1,1.2);
 235
 236       break;
 237     case kPyDPlusPbPbMNR:
 238       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
 239       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
 240       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
 241       // This parameter settings are meant to work with Pb-Pb collisions
 242       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
 243       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
 244       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
 245
 246       // All QCD processes
 247       SetMSEL(1);
 248
 249       // No multiple interactions
 250       SetMSTP(81,0);
 251       SetPARP(81,0.0);
 252       SetPARP(82,0.0);
 253
 254       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
 255       SetMSTP(61,1);
 256       SetMSTP(71,1);
 257
 258       // 2nd order alpha_s
 259       SetMSTP(2,2);
 260
 261       // QCD scales
 262       SetMSTP(32,2);
 263       SetPARP(34,1.0);
 264
 265       // Intrinsic <kT>
 266       SetMSTP(91,1);
 267       SetPARP(91,1.304);
 268       SetPARP(93,6.52);
 269
 270       // Set c-quark mass
 271       SetPMAS(4,1,1.2);
 272
 273       break;
 274     case kPyCharmpPbMNR:
 275     case kPyD0pPbMNR:
 276       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
 277       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
 278       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
 279       // This parameter settings are meant to work with p-Pb collisions
 280       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
 281       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
 282       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
 283
 284       // All QCD processes
 285       SetMSEL(1);
 286
 287       // No multiple interactions
 288       SetMSTP(81,0);
 289       SetPARP(81,0.0);
 290       SetPARP(82,0.0);
 291
 292       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
 293       SetMSTP(61,1);
 294       SetMSTP(71,1);
 295
 296       // 2nd order alpha_s
 297       SetMSTP(2,2);
 298
 299       // QCD scales
 300       SetMSTP(32,2);
 301       SetPARP(34,1.0);
 302
 303       // Intrinsic <kT>
 304       SetMSTP(91,1);
 305       SetPARP(91,1.16);
 306       SetPARP(93,5.8);
 307
 308       // Set c-quark mass
 309       SetPMAS(4,1,1.2);
 310
 311       break;
 312     case kPyDPluspPbMNR:
 313       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
 314       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
 315       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
 316       // This parameter settings are meant to work with p-Pb collisions
 317       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
 318       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
 319       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
 320
 321       // All QCD processes
 322       SetMSEL(1);
 323
 324       // No multiple interactions
 325       SetMSTP(81,0);
 326       SetPARP(81,0.0);
 327       SetPARP(82,0.0);
 328
 329       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
 330       SetMSTP(61,1);
 331       SetMSTP(71,1);
 332
 333       // 2nd order alpha_s
 334       SetMSTP(2,2);
 335
 336       // QCD scales
 337       SetMSTP(32,2);
 338       SetPARP(34,1.0);
 339
 340       // Intrinsic <kT>
 341       SetMSTP(91,1);
 342       SetPARP(91,1.16);
 343       SetPARP(93,5.8);
 344
 345       // Set c-quark mass
 346       SetPMAS(4,1,1.2);
 347
 348       break;
 349     case kPyCharmppMNR:
 350     case kPyD0ppMNR:
 351       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
 352       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
 353       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
 354       // This parameter settings are meant to work with pp collisions
 355       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
 356       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
 357       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
 358
 359       // All QCD processes
 360       SetMSEL(1);
 361
 362       // No multiple interactions
 363       SetMSTP(81,0);
 364       SetPARP(81,0.0);
 365       SetPARP(82,0.0);
 366
 367       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
 368       SetMSTP(61,1);
 369       SetMSTP(71,1);
 370
 371       // 2nd order alpha_s
 372       SetMSTP(2,2);
 373
 374       // QCD scales
 375       SetMSTP(32,2);
 376       SetPARP(34,1.0);
 377
 378       // Intrinsic <kT^2>
 379       SetMSTP(91,1);
 380       SetPARP(91,1.);
 381       SetPARP(93,5.);
 382
 383       // Set c-quark mass
 384       SetPMAS(4,1,1.2);
 385
 386       break;
 387     case kPyDPlusppMNR:
 388       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
 389       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
 390       // c-cbar single inclusive and double differential distributions.
 391       // This parameter settings are meant to work with pp collisions
 392       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
 393       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
 394       // has to be set to 2.1GeV. Example in ConfigCharmPPR.C.
 395
 396       // All QCD processes
 397       SetMSEL(1);
 398
 399       // No multiple interactions
 400       SetMSTP(81,0);
 401       SetPARP(81,0.0);
 402       SetPARP(82,0.0);
 403
 404       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
 405       SetMSTP(61,1);
 406       SetMSTP(71,1);
 407
 408       // 2nd order alpha_s
 409       SetMSTP(2,2);
 410
 411       // QCD scales
 412       SetMSTP(32,2);
 413       SetPARP(34,1.0);
 414
 415       // Intrinsic <kT^2>
 416       SetMSTP(91,1);
 417       SetPARP(91,1.);
 418       SetPARP(93,5.);
 419
 420       // Set c-quark mass
 421       SetPMAS(4,1,1.2);
 422
 423       break;
 424     case kPyBeautyPbPbMNR:
 425       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
 426       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
 427       // b-bbar single inclusive and double differential distributions.
 428       // This parameter settings are meant to work with Pb-Pb collisions
 429       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
 430       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
 431       // has to be set to 2.75GeV. Example in ConfigBeautyPPR.C.
 432
 433       // All QCD processes
 434       SetMSEL(1);
 435
 436       // No multiple interactions
 437       SetMSTP(81,0);
 438       SetPARP(81,0.0);
 439       SetPARP(82,0.0);
 440
 441       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
 442       SetMSTP(61,1);
 443       SetMSTP(71,1);
 444
 445       // 2nd order alpha_s
 446       SetMSTP(2,2);
 447
 448       // QCD scales
 449       SetMSTP(32,2);
 450       SetPARP(34,1.0);
 451       SetPARP(67,1.0);
 452       SetPARP(71,1.0);
 453
 454       // Intrinsic <kT>
 455       SetMSTP(91,1);
 456       SetPARP(91,2.035);
 457       SetPARP(93,10.17);
 458
 459       // Set b-quark mass
 460       SetPMAS(5,1,4.75);
 461
 462       break;
 463     case kPyBeautypPbMNR:
 464       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
 465       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
 466       // b-bbar single inclusive and double differential distributions.
 467       // This parameter settings are meant to work with p-Pb collisions
 468       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
 469       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
 470       // has to be set to 2.75GeV. Example in ConfigBeautyPPR.C.
 471
 472       // All QCD processes
 473       SetMSEL(1);
 474
 475       // No multiple interactions
 476       SetMSTP(81,0);
 477       SetPARP(81,0.0);
 478       SetPARP(82,0.0);
 479
 480       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
 481       SetMSTP(61,1);
 482       SetMSTP(71,1);
 483
 484       // 2nd order alpha_s
 485       SetMSTP(2,2);
 486
 487       // QCD scales
 488       SetMSTP(32,2);
 489       SetPARP(34,1.0);
 490       SetPARP(67,1.0);
 491       SetPARP(71,1.0);
 492
 493       // Intrinsic <kT>
 494       SetMSTP(91,1);
 495       SetPARP(91,1.60);
 496       SetPARP(93,8.00);
 497
 498       // Set b-quark mass
 499       SetPMAS(5,1,4.75);
 500
 501       break;
 502     case kPyBeautyppMNR:
 503       // Tuning of Pythia parameters aimed to get a resonable agreement
 504       // between with the NLO calculation by Mangano, Nason, Ridolfi for the
 505       // b-bbar single inclusive and double differential distributions.
 506       // This parameter settings are meant to work with pp collisions
 507       // (AliGenPythia::SetNuclei) and with kCTEQ4L PDFs.
 508       // To get a good agreement the minimum ptHard (AliGenPythia::SetPtHard)
 509       // has to be set to 2.75GeV. Example in ConfigBeautyPPR.C.
 510
 511       // All QCD processes
 512       SetMSEL(1);
 513
 514       // No multiple interactions
 515       SetMSTP(81,0);
 516       SetPARP(81,0.0);
 517       SetPARP(82,0.0);
 518
 519       // Initial/final parton shower on (Pythia default)
 520       SetMSTP(61,1);
 521       SetMSTP(71,1);
 522
 523       // 2nd order alpha_s
 524       SetMSTP(2,2);
 525
 526       // QCD scales
 527       SetMSTP(32,2);
 528       SetPARP(34,1.0);
 529       SetPARP(67,1.0);
 530       SetPARP(71,1.0);
 531
 532       // Intrinsic <kT>
 533       SetMSTP(91,1);
 534       SetPARP(91,1.);
 535       SetPARP(93,5.);
 536
 537       // Set b-quark mass
 538       SetPMAS(5,1,4.75);
 539
 540       break;
 541     }
 542 //
 543 //  Initialize PYTHIA
 544     SetMSTP(41,1);   // all resonance decays switched on
 545
 546     Initialize("CMS","p","p",fEcms);
 547
 548 }
 549
 550 Int_t AliPythia::CheckedLuComp(Int_t kf)
 551 {
 552 // Check Lund particle code (for debugging)
 553     Int_t kc=Pycomp(kf);
 554     printf("\n Lucomp kf,kc %d %d",kf,kc);
 555     return kc;
 556 }
 557
 558 void AliPythia::SetNuclei(Int_t a1, Int_t a2)
 559 {
 560 // Treat protons as inside nuclei with mass numbers a1 and a2
 561 //    The MSTP array in the PYPARS common block is used to enable and
 562 //    select the nuclear structure functions.
 563 //    MSTP(52)  : (D=1) choice of proton and nuclear structure-function library
 564 //            =1: internal PYTHIA acording to MSTP(51)
 565 //            =2: PDFLIB proton  s.f., with MSTP(51)  = 1000xNGROUP+NSET
 566 //    If the following mass number both not equal zero, nuclear corrections of the stf are used.
 567 //    MSTP(192) : Mass number of nucleus side 1
 568 //    MSTP(193) : Mass number of nucleus side 2
 569     SetMSTP(52,2);
 570     SetMSTP(192, a1);
 571     SetMSTP(193, a2);
 572 }
 573
 574
 575 AliPythia* AliPythia::Instance()
 576 {
 577 // Set random number generator
 578     if (fgAliPythia) {
 579         return fgAliPythia;
 580     } else {
 581         fgAliPythia = new AliPythia();
 582         return fgAliPythia;
 583     }
 584 }
 585
 586 void AliPythia::PrintParticles()
 587 {
 588 // Print list of particl properties
 589     Int_t np = 0;
 590     char*   name = new char[16];
 591     for (Int_t kf=0; kf<1000000; kf++) {
 592         for (Int_t c = 1;  c > -2; c-=2) {
 593             Int_t kc = Pycomp(c*kf);
 594             if (kc) {
 595                 Float_t mass  = GetPMAS(kc,1);
 596                 Float_t width = GetPMAS(kc,2);
 597                 Float_t tau   = GetPMAS(kc,4);
 598
 599                 Pyname(kf,name);
 600
 601                 np++;
 602
 603                 printf("\n mass, width, tau: %6d %s %10.3f %10.3e %10.3e",
 604                        c*kf, name, mass, width, tau);
 605             }
 606         }
 607     }
 608     printf("\n Number of particles %d \n \n", np);
 609 }
 610
 611 void  AliPythia::ResetDecayTable()
 612 {
 613 //  Set default values for pythia decay switches
 614     Int_t i;
 615     for (i = 1; i <  501; i++) SetMDCY(i,1,fDefMDCY[i]);
 616     for (i = 1; i < 2001; i++) SetMDME(i,1,fDefMDME[i]);
 617 }
 618
 619 void  AliPythia::SetDecayTable()
 620 {
 621 //  Set default values for pythia decay switches
 622 //
 623     Int_t i;
 624     for (i = 1; i <  501; i++) fDefMDCY[i] = GetMDCY(i,1);
 625     for (i = 1; i < 2001; i++) fDefMDME[i] = GetMDME(i,1);
 626 }
 627
 628 void  AliPythia::Pyclus(Int_t& njet)
 629 {
 630 //  Call Pythia clustering algorithm
 631 //
 632     pyclus(njet);
 633 }
 634
 635 void  AliPythia::Pycell(Int_t& njet)
 636 {
 637 //  Call Pythia jet reconstruction algorithm
 638 //
 639     pycell(njet);
 640 }
 641
 642 void  AliPythia::Pyshow(Int_t ip1, Int_t ip2, Double_t qmax)
 643 {
 644 //  Call Pythia jet reconstruction algorithm
 645 //
 646     pyshow(ip1, ip2, qmax);
 647 }
 648
 649 void AliPythia::Pyrobo(Int_t imi, Int_t ima, Double_t the, Double_t phi, Double_t bex, Double_t bey, Double_t bez)
 650 {
 651     pyrobo(imi, ima, the, phi, bex, bey, bez);
 652 }
 653
 654
 655
 656 void AliPythia::InitQuenching(Float_t cMin, Float_t cMax, Float_t k, Int_t iECMethod)
 657 {
 658 // Initializes
 659 // (1) The quenching model using quenching weights according to C. Salgado and U. Wiedemann
 660 // (2) The nuclear geometry using the Glauber Model
 661 //
 662
 663
 664     fGlauber = new AliFastGlauber();
 665     fGlauber->Init(2);
 666     fGlauber->SetCentralityClass(cMin, cMax);
 667
 668     fQuenchingWeights = new AliQuenchingWeights();
 669     fQuenchingWeights->InitMult();
 670     fQuenchingWeights->SetK(k);
 671     fQuenchingWeights->SetECMethod(AliQuenchingWeights::kECMethod(iECMethod));
 672 }
 673
 674
 675 void  AliPythia::Quench()
 676 {
 677 //
 678 //
 679 //  Simple Jet Quenching routine:
 680 //  =============================
 681 //  The jet formed by all final state partons radiated by the parton created
 682 //  in the hard collisions is quenched by a factor (1-z) using light cone variables in
 683 //  the initial parton reference frame:
 684 //  (E + p_z)new = (1-z) (E + p_z)old
 685 //
 686 //
 687 //
 688 //
 689 //   The lost momentum is first balanced by one gluon with virtuality > 0.
 690 //   Subsequently the gluon splits to yield two gluons with E = p.
 691 //
 692 //
 693 //
 694     static Float_t eMean = 0.;
 695     static Int_t   icall = 0;
 696
 697     Double_t p0[4][5];
 698     Double_t p1[4][5];
 699     Double_t p2[4][5];
 700     Int_t   klast[4] = {-1, -1, -1, -1};
 701
 702     Int_t numpart   = fPyjets->N;
 703     Double_t px = 0., py = 0., pz = 0., e = 0., m = 0., p = 0., pt = 0., theta = 0., phi = 0.;
 704     Double_t pxq[4], pyq[4], pzq[4], eq[4], yq[4], mq[4], pq[4], phiq[4], thetaq[4], ptq[4];
 705     Bool_t  quenched[4];
 706     Double_t zInitial[4], wjtKick[4];
 707     Int_t nGluon[4];
 708     Int_t qPdg[4];
 709     Int_t   imo, kst, pdg;
 710 //
 711 //  Sore information about Primary partons
 712 //
 713 //  j =
 714 //  0, 1 partons from hard scattering
 715 //  2, 3 partons from initial state radiation
 716 //
 717     for (Int_t i = 2; i <= 7; i++) {
 718         Int_t j = 0;
 719         // Skip gluons that participate in hard scattering
 720         if (i == 4 || i == 5) continue;
 721         // Gluons from hard Scattering
 722         if (i == 6 || i == 7) {
 723             j = i - 6;
 724             pxq[j]    = fPyjets->P[0][i];
 725             pyq[j]    = fPyjets->P[1][i];
 726             pzq[j]    = fPyjets->P[2][i];
 727             eq[j]     = fPyjets->P[3][i];
 728             mq[j]     = fPyjets->P[4][i];
 729         } else {
 730             // Gluons from initial state radiation
 731             //
 732             // Obtain 4-momentum vector from difference between original parton and parton after gluon
 733             // radiation. Energy is calculated independently because initial state radition does not
 734             // conserve strictly momentum and energy for each partonic system independently.
 735             //
 736             // Not very clean. Should be improved !
 737             //
 738             //
 739             j = i;
 740             pxq[j]    = fPyjets->P[0][i] - fPyjets->P[0][i+2];
 741             pyq[j]    = fPyjets->P[1][i] - fPyjets->P[1][i+2];
 742             pzq[j]    = fPyjets->P[2][i] - fPyjets->P[2][i+2];
 743             mq[j]     = fPyjets->P[4][i];
 744             eq[j]     = TMath::Sqrt(pxq[j] * pxq[j] + pyq[j] * pyq[j] + pzq[j] * pzq[j] + mq[j] * mq[j]);
 745         }
 746 //
 747 //  Calculate some kinematic variables
 748 //
 749         yq[j]     = 0.5 * TMath::Log((eq[j] + pzq[j] + 1.e-14) / (eq[j] - pzq[j] + 1.e-14));
 750         pq[j]     = TMath::Sqrt(pxq[j] * pxq[j] + pyq[j] * pyq[j] + pzq[j] * pzq[j]);
 751         phiq[j]   = TMath::Pi()+TMath::ATan2(-pyq[j], -pxq[j]);
 752         ptq[j]    = TMath::Sqrt(pxq[j] * pxq[j] + pyq[j] * pyq[j]);
 753         thetaq[j] = TMath::ATan2(ptq[j], pzq[j]);
 754         qPdg[j]   =  fPyjets->K[1][i];
 755     }
 756
 757     Double_t int0[4];
 758     Double_t int1[4];
 759
 760     fGlauber->GetI0I1ForPythia(4, phiq, int0, int1, 15.);
 761
 762     for (Int_t j = 0; j < 4; j++) {
 763         //
 764         // Quench only central jets and with E > 10.
 765         //
 766
 767
 768         Int_t itype = (qPdg[j] == 21) ? 2 : 1;
 769         Double_t eloss = fQuenchingWeights->GetELossRandomKFast(itype, int0[j], int1[j], eq[j]);
 770
 771         if (TMath::Abs(yq[j]) > 2.5 || eq[j] < 10.) {
 772             zInitial[j] = 0.;
 773         } else {
 774             if (eq[j] > 40. && TMath::Abs(yq[j]) < 0.5) {
 775                 icall ++;
 776                 eMean += eloss;
 777             }
 778             //
 779             // Extra pt
 780             Double_t l =   fQuenchingWeights->CalcLk(int0[j], int1[j]);
 781             wjtKick[j] = TMath::Sqrt(l *  fQuenchingWeights->CalcQk(int0[j], int1[j]));
 782             //
 783             // Fractional energy loss
 784             zInitial[j] = eloss / eq[j];
 785             //
 786             // Avoid complete loss
 787             //
 788             if (zInitial[j] == 1.) zInitial[j] = 0.95;
 789             //
 790             // Some debug printing
 791
 792
 793 //          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",
 794 //                 j, itype, eq[j], phiq[j], l, eloss, wjtKick[j], eMean / Float_t(icall+1), yq[j]);
 795
 796 //          zInitial[j] = 0.8;
 797 //          while (zInitial[j] >= 0.95)  zInitial[j] = gRandom->Exp(0.2);
 798         }
 799
 800         quenched[j] = (zInitial[j] > 0.01);
 801     } // primary partons
 802
 803     Double_t pNew[1000][4];
 804     Int_t    kNew[1000];
 805     Int_t icount = 0;
 806 //
 807 //  System Loop
 808     for (Int_t isys = 0; isys < 4; isys++) {
 809 //      Skip to next system if not quenched.
 810         if (!quenched[isys]) continue;
 811
 812         nGluon[isys]   = 1 + Int_t(zInitial[isys] / (1. - zInitial[isys]));
 813         if (nGluon[isys] > 6) nGluon[isys] = 6;
 814         zInitial[isys] = 1. - TMath::Power(1. - zInitial[isys], 1./Double_t(nGluon[isys]));
 815         wjtKick[isys]  = wjtKick[isys] / TMath::Sqrt(Double_t(nGluon[isys]));
 816
 817
 818
 819         Int_t igMin = -1;
 820         Int_t igMax = -1;
 821         Double_t pg[4] = {0., 0., 0., 0.};
 822
 823 //
 824 // Loop on radiation events
 825
 826         for (Int_t iglu = 0; iglu < nGluon[isys]; iglu++) {
 827             while (1) {
 828                 icount = 0;
 829                 for (Int_t k = 0; k < 4; k++)
 830                 {
 831                     p0[isys][k] = 0.;
 832                     p1[isys][k] = 0.;
 833                     p2[isys][k] = 0.;
 834                 }
 835 //      Loop over partons
 836                 for (Int_t i = 0; i < numpart; i++)
 837                 {
 838                     imo =  fPyjets->K[2][i];
 839                     kst =  fPyjets->K[0][i];
 840                     pdg =  fPyjets->K[1][i];
 841
 842
 843
 844 //      Quarks and gluons only
 845                     if (pdg != 21 && TMath::Abs(pdg) > 6) continue;
 846 //      Particles from hard scattering only
 847
 848                     if (imo > 8 && imo < 1000) imo = fPyjets->K[2][imo - 1];
 849                     Int_t imom = imo % 1000;
 850                     if ((isys == 0 || isys == 1) && ((imom != (isys + 7)))) continue;
 851                     if ((isys == 2 || isys == 3) && ((imom != (isys + 1)))) continue;
 852
 853
 854 //      Skip comment lines
 855                     if (kst != 1 && kst != 2) continue;
 856 //
 857 //      Parton kinematic
 858                     px    = fPyjets->P[0][i];
 859                     py    = fPyjets->P[1][i];
 860                     pz    = fPyjets->P[2][i];
 861                     e     = fPyjets->P[3][i];
 862                     m     = fPyjets->P[4][i];
 863                     pt    = TMath::Sqrt(px * px + py * py);
 864                     p     = TMath::Sqrt(px * px + py * py + pz * pz);
 865                     phi   = TMath::Pi() + TMath::ATan2(-py, -px);
 866                     theta = TMath::ATan2(pt, pz);
 867
 868 //
 869 //      Save 4-momentum sum for balancing
 870                     Int_t index = isys;
 871
 872                     p0[index][0] += px;
 873                     p0[index][1] += py;
 874                     p0[index][2] += pz;
 875                     p0[index][3] += e;
 876
 877                     klast[index] = i;
 878
 879 //
 880 //      Fractional energy loss
 881                     Double_t z = zInitial[index];
 882
 883
 884 //      Don't fully quench radiated gluons
 885 //
 886                     if (imo > 1000) {
 887 //      This small factor makes sure that the gluons are not too close in phase space to avoid recombination
 888 //
 889
 890                         z = 0.02;
 891                     }
 892 //                  printf("z: %d %f\n", imo, z);
 893
 894
 895 //
 896
 897                     //
 898                     //
 899                     //      Transform into frame in which initial parton is along z-axis
 900                     //
 901                     TVector3 v(px, py, pz);
 902                     v.RotateZ(-phiq[index]);  v.RotateY(-thetaq[index]);
 903                     Double_t pxs = v.X(); Double_t pys = v.Y(); Double_t pl  = v.Z();
 904
 905                     Double_t jt  = TMath::Sqrt(pxs * pxs + pys * pys);
 906                     Double_t mt2 = jt * jt + m * m;
 907                     Double_t zmax = 1.;
 908                     //
 909                     // Kinematic limit on z
 910                     //
 911                     if (m > 0.) zmax = 1. - m / TMath::Sqrt(m * m + jt * jt);
 912                     //
 913                     // Change light-cone kinematics rel. to initial parton
 914                     //
 915                     Double_t eppzOld = e + pl;
 916                     Double_t empzOld = e - pl;
 917
 918                     Double_t eppzNew = (1. - z) * eppzOld;
 919                     Double_t empzNew = empzOld - mt2 * z / eppzOld;
 920                     Double_t eNew    = 0.5 * (eppzNew + empzNew);
 921                     Double_t plNew   = 0.5 * (eppzNew - empzNew);
 922
 923                     Double_t jtNew;
 924                     //
 925                     // if mt very small (or sometimes even < 0 for numerical reasons) set it to 0
 926                     Double_t mt2New = eppzNew * empzNew;
 927                     if (mt2New < 1.e-8) mt2New = 0.;
 928                     if (z < zmax) {
 929                         if (m * m > mt2New) {
 930                             //
 931                             // This should not happen
 932                             //
 933                             Fatal("Quench()", "This should never happen %e %e %e!", m, eppzNew, empzNew);
 934                             jtNew = 0;
 935                         } else {
 936                             jtNew    = TMath::Sqrt(mt2New - m * m);
 937                         }
 938                     } else {
 939                         // If pT is to small (probably a leading massive particle) we scale only the energy
 940                         // This can cause negative masses of the radiated gluon
 941                         // Let's hope for the best ...
 942                         jtNew = jt;
 943                         eNew  = TMath::Sqrt(plNew * plNew + mt2);
 944
 945                     }
 946                     //
 947                     //     Calculate new px, py
 948                     //
 949                     Double_t pxNew   = jtNew / jt * pxs;
 950                     Double_t pyNew   = jtNew / jt * pys;
 951
 952 //                  Double_t dpx = pxs - pxNew;
 953 //                  Double_t dpy = pys - pyNew;
 954 //                  Double_t dpz = pl  - plNew;
 955 //                  Double_t de  = e   - eNew;
 956 //                  Double_t dmass2 = de * de  - dpx * dpx - dpy * dpy - dpz * dpz;
 957 //                  printf("New mass (1) %e %e %e %e %e %e %e \n", dmass2, jt, jtNew, pl, plNew, e, eNew);
 958 //                  printf("New mass (2) %e %e \n", pxNew, pyNew);
 959                     //
 960                     //      Rotate back
 961                     //
 962                     TVector3 w(pxNew, pyNew, plNew);
 963                     w.RotateY(thetaq[index]); w.RotateZ(phiq[index]);
 964                     pxNew = w.X(); pyNew = w.Y(); plNew = w.Z();
 965
 966                     p1[index][0] += pxNew;
 967                     p1[index][1] += pyNew;
 968                     p1[index][2] += plNew;
 969                     p1[index][3] += eNew;
 970                     //
 971                     // Updated 4-momentum vectors
 972                     //
 973                     pNew[icount][0]  = pxNew;
 974                     pNew[icount][1]  = pyNew;
 975                     pNew[icount][2]  = plNew;
 976                     pNew[icount][3]  = eNew;
 977                     kNew[icount]     = i;
 978                     icount++;
 979                 } // parton loop
 980                 //
 981                 // Check if there was phase-space for quenching
 982                 //
 983
 984                 if (icount == 0) quenched[isys] = kFALSE;
 985                 if (!quenched[isys]) break;
 986
 987                 for (Int_t j = 0; j < 4; j++)
 988                 {
 989                     p2[isys][j] = p0[isys][j] - p1[isys][j];
 990                 }
 991                 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];
 992                 if (p2[isys][4] > 0.) {
 993                     p2[isys][4] = TMath::Sqrt(p2[isys][4]);
 994                     break;
 995                 } else {
 996                     printf("Warning negative mass squared in system %d %f ! \n", isys, zInitial[isys]);
 997                     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]);
 998                     if (p2[isys][4] < -0.01) {
 999                         printf("Negative mass squared !\n");
1000                         // Here we have to put the gluon back to mass shell
1001                         // This will lead to a small energy imbalance
1002                         p2[isys][4]  = 0.;
1003                         p2[isys][3]  = TMath::Sqrt(p2[isys][0] * p2[isys][0] + p2[isys][1] * p2[isys][1] + p2[isys][2] * p2[isys][2]);
1004                         break;
1005                     } else {
1006                         p2[isys][4] = 0.;
1007                         break;
1008                     }
1009                 }
1010                 /*
1011                 zHeavy *= 0.98;
1012                 printf("zHeavy lowered to %f\n", zHeavy);
1013                 if (zHeavy < 0.01) {
1014                     printf("No success ! \n");
1015                     icount = 0;
1016                     quenched[isys] = kFALSE;
1017                     break;
1018                 }
1019                 */
1020             } // iteration on z (while)
1021
1022 //          Update  event record
1023             for (Int_t k = 0; k < icount; k++) {
1024 //              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] );
1025                 fPyjets->P[0][kNew[k]] = pNew[k][0];
1026                 fPyjets->P[1][kNew[k]] = pNew[k][1];
1027                 fPyjets->P[2][kNew[k]] = pNew[k][2];
1028                 fPyjets->P[3][kNew[k]] = pNew[k][3];
1029             }
1030             //
1031             // Add the gluons
1032             //
1033             Int_t ish = 0;
1034             Int_t iGlu;
1035             if (!quenched[isys]) continue;
1036 //
1037 //      Last parton from shower i
1038             Int_t in = klast[isys];
1039 //
1040 //      Continue if no parton in shower i selected
1041             if (in == -1) continue;
1042 //
1043 //      If this is the second initial parton and it is behind the first move pointer by previous ish
1044             if (isys == 1 && klast[1] > klast[0]) in += ish;
1045 //
1046 //      Starting index
1047
1048 //          jmin = in - 1;
1049 // How many additional gluons will be generated
1050             ish  = 1;
1051             if (p2[isys][4] > 0.05) ish = 2;
1052 //
1053 //      Position of gluons
1054             iGlu = numpart;
1055             if (iglu == 0) igMin = iGlu;
1056             igMax = iGlu;
1057             numpart += ish;
1058             (fPyjets->N) += ish;
1059
1060             if (ish == 1) {
1061                 fPyjets->P[0][iGlu] = p2[isys][0];
1062                 fPyjets->P[1][iGlu] = p2[isys][1];
1063                 fPyjets->P[2][iGlu] = p2[isys][2];
1064                 fPyjets->P[3][iGlu] = p2[isys][3];
1065                 fPyjets->P[4][iGlu] = p2[isys][4];
1066
1067                 fPyjets->K[0][iGlu] = 1;
1068                 if (iglu == nGluon[isys] - 1) fPyjets->K[0][iGlu] = 1;
1069                 fPyjets->K[1][iGlu] = 21;
1070                 fPyjets->K[2][iGlu] = fPyjets->K[2][in] + 1000;
1071                 fPyjets->K[3][iGlu] = -1;
1072                 fPyjets->K[4][iGlu] = -1;
1073
1074                 pg[0] += p2[isys][0];
1075                 pg[1] += p2[isys][1];
1076                 pg[2] += p2[isys][2];
1077                 pg[3] += p2[isys][3];
1078             } else {
1079                 //
1080                 // Split gluon in rest frame.
1081                 //
1082                 Double_t bx   =  p2[isys][0] / p2[isys][3];
1083                 Double_t by   =  p2[isys][1] / p2[isys][3];
1084                 Double_t bz   =  p2[isys][2] / p2[isys][3];
1085                 Double_t pst  =  p2[isys][4] / 2.;
1086                 //
1087                 // Isotropic decay ????
1088                 Double_t cost = 2. * gRandom->Rndm() - 1.;
1089                 Double_t sint = TMath::Sqrt(1. - cost * cost);
1090                 Double_t phi =  2. * TMath::Pi() * gRandom->Rndm();
1091
1092                 Double_t pz1 =   pst * cost;
1093                 Double_t pz2 =  -pst * cost;
1094                 Double_t pt1 =   pst * sint;
1095                 Double_t pt2 =  -pst * sint;
1096                 Double_t px1 =   pt1 * TMath::Cos(phi);
1097                 Double_t py1 =   pt1 * TMath::Sin(phi);
1098                 Double_t px2 =   pt2 * TMath::Cos(phi);
1099                 Double_t py2 =   pt2 * TMath::Sin(phi);
1100
1101                 fPyjets->P[0][iGlu] = px1;
1102                 fPyjets->P[1][iGlu] = py1;
1103                 fPyjets->P[2][iGlu] = pz1;
1104                 fPyjets->P[3][iGlu] = pst;
1105                 fPyjets->P[4][iGlu] = 0.;
1106
1107                 fPyjets->K[0][iGlu] = 1 ;
1108                 fPyjets->K[1][iGlu] = 21;
1109                 fPyjets->K[2][iGlu] = fPyjets->K[2][in] + 1000;
1110                 fPyjets->K[3][iGlu] = -1;
1111                 fPyjets->K[4][iGlu] = -1;
1112
1113                 fPyjets->P[0][iGlu+1] = px2;
1114                 fPyjets->P[1][iGlu+1] = py2;
1115                 fPyjets->P[2][iGlu+1] = pz2;
1116                 fPyjets->P[3][iGlu+1] = pst;
1117                 fPyjets->P[4][iGlu+1] = 0.;
1118
1119                 fPyjets->K[0][iGlu+1] = 1;
1120                 if (iglu == nGluon[isys] - 1) fPyjets->K[0][iGlu+1] = 1;
1121                 fPyjets->K[1][iGlu+1] = 21;
1122                 fPyjets->K[2][iGlu+1] = fPyjets->K[2][in] + 1000;
1123                 fPyjets->K[3][iGlu+1] = -1;
1124                 fPyjets->K[4][iGlu+1] = -1;
1125                 SetMSTU(1,0);
1126                 SetMSTU(2,0);
1127                 //
1128                 // Boost back
1129                 //
1130                 Pyrobo(iGlu + 1, iGlu + 2, 0., 0., bx, by, bz);
1131             }
1132 /*
1133             for (Int_t ig = iGlu; ig < iGlu+ish; ig++) {
1134                 Double_t px, py, pz;
1135                 px = fPyjets->P[0][ig];
1136                 py = fPyjets->P[1][ig];
1137                 pz = fPyjets->P[2][ig];
1138                 TVector3 v(px, py, pz);
1139                 v.RotateZ(-phiq[isys]);
1140                 v.RotateY(-thetaq[isys]);
1141                 Double_t pxs     = v.X(); Double_t pys = v.Y(); Double_t pzs  = v.Z();
1142                 Double_t r       = AliPythiaRndm::GetPythiaRandom()->Rndm();
1143                 Double_t jtKick  = 0.3 * TMath::Sqrt(-TMath::Log(r));
1144                 if (ish == 2)   jtKick  = wjtKick[i] * TMath::Sqrt(-TMath::Log(r)) / TMath::Sqrt(2.);
1145                 Double_t phiKick = 2. * TMath::Pi() * AliPythiaRndm::GetPythiaRandom()->Rndm();
1146                 pxs += jtKick * TMath::Cos(phiKick);
1147                 pys += jtKick * TMath::Sin(phiKick);
1148                 TVector3 w(pxs, pys, pzs);
1149                 w.RotateY(thetaq[isys]);
1150                 w.RotateZ(phiq[isys]);
1151                 fPyjets->P[0][ig] = w.X();
1152                 fPyjets->P[1][ig] = w.Y();
1153                 fPyjets->P[2][ig] = w.Z();
1154                 fPyjets->P[2][ig] = w.Mag();
1155             }
1156 */
1157         } // kGluon
1158
1159
1160     // Check energy conservation
1161         Double_t pxs = 0.;
1162         Double_t pys = 0.;
1163         Double_t pzs = 0.;
1164         Double_t es  = 14000.;
1165
1166         for (Int_t i = 0; i < numpart; i++)
1167         {
1168             kst =  fPyjets->K[0][i];
1169             if (kst != 1 && kst != 2) continue;
1170             pxs += fPyjets->P[0][i];
1171             pys += fPyjets->P[1][i];
1172             pzs += fPyjets->P[2][i];
1173             es  -= fPyjets->P[3][i];
1174         }
1175         if (TMath::Abs(pxs) > 1.e-2 ||
1176             TMath::Abs(pys) > 1.e-2 ||
1177             TMath::Abs(pzs) > 1.e-1) {
1178             printf("%e %e %e %e\n", pxs, pys, pzs, es);
1179 //              Fatal("Quench()", "4-Momentum non-conservation");
1180         }
1181
1182     } // end quenching loop (systems)
1183 // Clean-up
1184     for (Int_t i = 0; i < numpart; i++)
1185     {
1186         imo =  fPyjets->K[2][i];
1187         if (imo > 1000) {
1188             fPyjets->K[2][i] = fPyjets->K[2][i] % 1000;
1189         }
1190     }
1191 //      this->Pylist(1);
1192 } // end quench
1193