RALICE/AliCollider.cxx

   1 // $Id: AliCollider.cxx,v 1.1 2002/11/27 21:25:52 nick Exp $
   2
   3 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   4 // Class AliCollider
   5 // Pythia based universal physics event generator.
   6 // This class is derived from TPythia6 and has some extensions to
   7 // support also generation of nucleus-nucleus interactions and to allow
   8 // investigation of the effect of detector resolving power.
   9 // Furthermore, the produced event information is provided in a format
  10 // using the AliEvent structure.
  11 // For the produced AliTrack objects, the particle ID code is set to the
  12 // Pythia KF value, which is compatible with the PDG identifier.
  13 // This will allow a direct analysis of the produced data using the
  14 // Ralice physics analysis tools.
  15 //
  16 // For further details concerning the produced output structure,
  17 // see the docs of the memberfunctions SetVertexMode and SetResolution.
  18 //
  19 // Example job of minimum biased Pb+Pb interactions :
  20 // --------------------------------------------------
  21 // {
  22 //  gSystem->Load("libEG");
  23 //  gSystem->Load("libEGPythia6");
  24 //  gSystem->Load("ralice");
  25 //
  26 //  AliCollider* gen=new AliCollider();
  27 //
  28 //  gen->SetOutputFile("test.root");
  29 //  gen->SetVertexMode(3);
  30 //  gen->SetResolution(1e-4); // 1 micron vertex resolution
  31 //
  32 //  gen->SetRunNumber(1);
  33 //
  34 //  Int_t zp=82;
  35 //  Int_t ap=208;
  36 //  Int_t zt=82;
  37 //  Int_t at=208;
  38 //
  39 //  gen->Init("fixt",zp,ap,zt,at,158);
  40 //
  41 //  Int_t nevents=5;
  42 //
  43 //  AliRandom rndm;
  44 //  Float_t* rans=new Float_t[nevents];
  45 //  rndm.Uniform(rans,nevents,2,ap+at);
  46 //  Int_t npart;
  47 //  for (Int_t i=0; i<nevents; i++)
  48 //  {
  49 //   npart=rans[i];
  50 //   gen->MakeEvent(npart);
  51 //
  52 //   AliEvent* evt=gen->GetEvent();
  53 //
  54 //   evt->List();
  55 //  }
  56 //
  57 //  gen->EndRun();
  58 // }
  59 //
  60 //
  61 // Example job of a cosmic nu+p atmospheric interaction.
  62 // -----------------------------------------------------
  63 // {
  64 //  gSystem->Load("libEG");
  65 //  gSystem->Load("libEGPythia6");
  66 //  gSystem->Load("ralice");
  67 //
  68 //  AliCollider* gen=new AliCollider();
  69 //
  70 //  gen->SetOutputFile("test.root");
  71 //
  72 //  gen->SetRunNumber(1);
  73 //
  74 //  gen->Init("fixt","nu_mu","p",1e11);
  75 //
  76 //  Int_t nevents=10;
  77 //
  78 //  for (Int_t i=0; i<nevents; i++)
  79 //  {
  80 //   gen->MakeEvent(0,1);
  81 //
  82 //   AliEvent* evt=gen->GetEvent();
  83 //
  84 //   evt->Info();
  85 //  }
  86 //
  87 //  gen->EndRun();
  88 // }
  89 //
  90 //
  91 //--- Author: Nick van Eijndhoven 22-nov-2002 Utrecht University
  92 //- Modified: NvE $Date: 2002/11/27 21:25:52 $ Utrecht University
  93 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  94
  95 #include "AliCollider.h"
  96
  97 ClassImp(AliCollider) // Class implementation to enable ROOT I/O
  98
  99 AliCollider::AliCollider()
 100 {
 101 // Default constructor.
 102 // All variables initialised to default values.
 103  fVertexmode=0;    // No vertex structure creation
 104  fResolution=1e-5; // Standard resolution is 0.1 micron
 105  fRunnum=0;
 106  fEventnum=0;
 107  fPrintfreq=1;
 108
 109  fEvent=0;
 110
 111  fFrame="none";
 112  fWin=0;
 113
 114  fNucl=0;
 115  fZproj=0;
 116  fAproj=0;
 117  fZtarg=0;
 118  fAtarg=0;
 119  fFracpp=0;
 120  fFracnp=0;
 121  fFracpn=0;
 122  fFracnn=0;
 123
 124  fOutFile=0;
 125  fOutTree=0;
 126 }
 127 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 128 AliCollider::~AliCollider()
 129 {
 130 // Default destructor
 131  if (fEvent)
 132  {
 133   delete fEvent;
 134   fEvent=0;
 135  }
 136  if (fOutFile)
 137  {
 138   delete fOutFile;
 139   fOutFile=0;
 140  }
 141  if (fOutTree)
 142  {
 143   delete fOutTree;
 144   fOutTree=0;
 145  }
 146 }
 147 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 148 void AliCollider::SetOutputFile(TString s)
 149 {
 150 // Create the output file containing all the data in ROOT output format.
 151  if (fOutFile)
 152  {
 153   delete fOutFile;
 154   fOutFile=0;
 155  }
 156  fOutFile=new TFile(s.Data(),"RECREATE","AliCollider data");
 157
 158  if (fOutTree)
 159  {
 160   delete fOutTree;
 161   fOutTree=0;
 162  }
 163  fOutTree=new TTree("T","AliCollider event data");
 164
 165  Int_t bsize=32000;
 166  Int_t split=0;
 167  fOutTree->Branch("Events","AliEvent",&fEvent,bsize,split);
 168 }
 169 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 170 void AliCollider::SetVertexMode(Int_t mode)
 171 {
 172 // Set the mode of the vertex structure creation.
 173 //
 174 // By default all generated tracks will only appear in the AliEvent
 175 // structure without any primary (and secondary) vertex structure.
 176 // The user can build the vertex structure if he/she wants by means
 177 // of the beginpoint location of each AliTrack.
 178 //
 179 // However, one can also let AliCollider automatically create
 180 // the primary (and secondary) vertex structure(s).
 181 // In this case the primary vertex is given Id=1 and all sec. vertices
 182 // are given Id's 2,3,4,....
 183 // All vertices are created as standalone entities in the AliEvent structure
 184 // without any linking between the various vertices.
 185 // For this automated process, the user-selected resolution
 186 // (see SetResolution) is used to decide whether or not certain vertex
 187 // locations can be resolved.
 188 // In case no vertex creation is selected (i.e. the default mode=0),
 189 // the value of the resolution is totally irrelevant.
 190 //
 191 // The user can also let AliCollider automatically connect the sec. vertices
 192 // to the primary vertex (i.e. mode=3). This process will also automatically
 193 // generate the tracks connecting the vertices.
 194 // Note that the result of the mode=3 operation may be very sensitive to
 195 // the resolution parameter. Therefore, no attempt is made to distinguish
 196 // between secondary, tertiary etc... vertices. All sec. vertices are
 197 // linked to the primary one.
 198 //
 199 // Irrespective of the selected mode, all generated tracks can be obtained
 200 // directly from the AliEvent structure.
 201 // In case (sec.) vertex creation is selected, all generated vertices can
 202 // also be obtained directly from the AliEvent structure.
 203 // These (sec.) vertices contain only the corresponding pointers to the various
 204 // tracks which are stored in the AliEvent structure.
 205 //
 206 // Overview of vertex creation modes :
 207 // -----------------------------------
 208 // mode = 0 ==> No vertex structure will be created
 209 //        1 ==> Only primary vertex structure will be created
 210 //        2 ==> Unconnected primary and secondary vertices will be created
 211 //        3 ==> Primary and secondary vertices will be created where all the
 212 //              sec. vertices will be connected to the primary vertex.
 213 //              Also the vertex connecting tracks will be automatically
 214 //              generated.
 215 //
 216  if (mode<0 || mode >3)
 217  {
 218   cout << " *AliCollider::SetVertexMode* Invalid argument mode : " << mode << endl;
 219   fVertexmode=0;
 220  }
 221  else
 222  {
 223   fVertexmode=mode;
 224  }
 225 }
 226 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 227 Int_t AliCollider::GetVertexMode()
 228 {
 229 // Provide the current mode for vertex structure creation.
 230  return fVertexmode;
 231 }
 232 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 233 void AliCollider::SetResolution(Double_t res)
 234 {
 235 // Set the resolution (in cm) for resolving (sec.) vertices.
 236 // By default this resolution is set to 0.1 micron.
 237 // Note : In case no vertex creation has been selected, the value of
 238 //        the resolution is totally irrelevant.
 239  fResolution=fabs(res);
 240 }
 241 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 242 Double_t AliCollider::GetResolution()
 243 {
 244 // Provide the current resolution (in cm) for resolving (sec.) vertices.
 245  return fResolution;
 246 }
 247 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 248 void AliCollider::SetRunNumber(Int_t run)
 249 {
 250 // Set the user defined run number.
 251 // By default the run number is set to 0.
 252  fRunnum=run;
 253 }
 254 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 255 Int_t AliCollider::GetRunNumber()
 256 {
 257 // Provide the user defined run number.
 258  return fRunnum;
 259 }
 260 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 261 void AliCollider::SetPrintFreq(Int_t n)
 262 {
 263 // Set the print frequency for every 'n' events.
 264 // By default the printfrequency is set to 1 (i.e. every event).
 265  fPrintfreq=n;
 266 }
 267 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 268 Int_t AliCollider::GetPrintFreq()
 269 {
 270 // Provide the user selected print frequency.
 271  return fPrintfreq;
 272 }
 273 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 274 void AliCollider::Init(char* frame,char* beam,char* target,Float_t win)
 275 {
 276 // Initialisation of the underlying Pythia generator package.
 277 // This routine just invokes TPythia6::Initialize(...) and the arguments
 278 // have the corresponding meaning.
 279 // The event number is reset to 0.
 280  fEventnum=0;
 281  fNucl=0;
 282  fFrame=frame;
 283  fWin=win;
 284  Initialize(frame,beam,target,win);
 285 }
 286 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 287 void AliCollider::Init(char* frame,Int_t zp,Int_t ap,Int_t zt,Int_t at,Float_t win)
 288 {
 289 // Initialisation of the underlying Pythia generator package for the generation
 290 // of nucleus-nucleus interactions.
 291 // In addition to the Pythia standard arguments 'frame' and 'win', the user
 292 // can specify here (Z,A) values of the projectile and target nuclei and the number
 293 // 'npart' of the participant nucleons for this collision.
 294 // The event number is reset to 0.
 295  fEventnum=0;
 296  fNucl=1;
 297  fFrame=frame;
 298  fWin=win;
 299  fZproj=0;
 300  fAproj=0;
 301  fZtarg=0;
 302  fAtarg=0;
 303  fFracpp=0;
 304  fFracnp=0;
 305  fFracpn=0;
 306  fFracnn=0;
 307
 308  if (ap<1 || at<1 || zp>ap || zt>at)
 309  {
 310   cout << " *AliCollider::Init* Invalid input value(s). Zproj = " << zp
 311        << " Aproj = " << ap << " Ztarg = " << zt << " Atarg = " << at << endl;
 312   return;
 313  }
 314
 315  fZproj=zp;
 316  fAproj=ap;
 317  fZtarg=zt;
 318  fAtarg=at;
 319
 320  cout << " *AliCollider::Init* Nucleus-Nucleus generator initialisation." << endl;
 321  cout << " Zproj = " << zp << " Aproj = " << ap << " Ztarg = " << zt << " Atarg = " << at
 322       << " Frame = " << frame << " Energy = " << win
 323       << endl;
 324 }
 325 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 326 void AliCollider::GetFractions(Float_t zp,Float_t ap,Float_t zt,Float_t at)
 327 {
 328 // Determine the fractions for the various N-N collision processes.
 329 // The various processes are : p+p, n+p, p+n and n+n.
 330  if (zp<0) zp=0;
 331  if (zt<0) zt=0;
 332
 333  fFracpp=0;
 334  fFracnp=0;
 335  fFracpn=0;
 336  fFracnn=0;
 337
 338  if (ap>0 && at>0)
 339  {
 340   fFracpp=(zp/ap)*(zt/at);
 341   fFracnp=(1.-zp/ap)*(zt/at);
 342   fFracpn=(zp/ap)*(1.-zt/at);
 343   fFracnn=(1.-zp/ap)*(1.-zt/at);
 344  }
 345 }
 346 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 347 void AliCollider::MakeEvent(Int_t npt,Int_t mlist,Int_t medit)
 348 {
 349 // Generate one event.
 350 // In case of a nucleus-nucleus interaction, the argument 'npt' denotes
 351 // the number of participant nucleons.
 352 // In case of a standard Pythia run for 'elementary' particle interactions,
 353 // the value of npt is totally irrelevant.
 354 // The argument 'medit' denotes the edit mode used for Pyedit().
 355 // By default, only 'stable' final particles are kept (i.e. medit=1).
 356 // The argument 'mlist' denotes the list mode used for Pylist().
 357 // By default, no listing is produced (i.e. mlist=0).
 358
 359  fEventnum++;
 360
 361  // Counters for the various (proj,targ) combinations : p+p, n+p, p+n and n+n
 362  Int_t ncols[4]={0,0,0,0};
 363
 364  if (fNucl)
 365  {
 366   if (npt<1 || npt>(fAproj+fAtarg))
 367   {
 368    cout << " *AliCollider::MakeEvent* Invalid input value. npt = " << npt
 369         << " Aproj = " << fAproj << " Atarg = " << fAtarg << endl;
 370    return;
 371   }
 372
 373   // Determine the number of nucleon-nucleon collisions
 374   Int_t ncol=npt/2.;
 375   if (npt%2 && fRan.Uniform()>0.5) ncol+=1;
 376
 377   // Determine the number of the various types of N+N interactions
 378   Int_t zp=fZproj;
 379   Int_t ap=fAproj;
 380   Int_t zt=fZtarg;
 381   Int_t at=fAtarg;
 382   Int_t maxa=2; // Indicator whether proj (1) or target (2) has maximal A left
 383   if (ap>at) maxa=1;
 384   Float_t* rans=new Float_t[ncol];
 385   fRan.Uniform(rans,ncol);
 386   Float_t rndm=0;
 387   for (Int_t i=0; i<ncol; i++)
 388   {
 389    GetFractions(zp,ap,zt,at);
 390    rndm=rans[i];
 391    if (rndm<=fFracpp) // p+p interaction
 392    {
 393     ncols[0]++;
 394     if (maxa==2)
 395     {
 396      at--;
 397      zt--;
 398     }
 399     else
 400     {
 401      ap--;
 402      zp--;
 403     }
 404    }
 405    if (rndm>fFracpp && rndm<=(fFracpp+fFracnp)) // n+p interaction
 406    {
 407     ncols[1]++;
 408     if (maxa==2)
 409     {
 410      at--;
 411      zt--;
 412     }
 413     else
 414     {
 415      ap--;
 416     }
 417    }
 418    if (rndm>(fFracpp+fFracnp) && rndm<=(fFracpp+fFracnp+fFracpn)) // p+n interaction
 419    {
 420     ncols[2]++;
 421     if (maxa==2)
 422     {
 423      at--;
 424     }
 425     else
 426     {
 427      ap--;
 428      zp--;
 429     }
 430    }
 431    if (rndm>(fFracpp+fFracnp+fFracpn)) // n+n interaction
 432    {
 433     ncols[3]++;
 434     if (maxa==2)
 435     {
 436      at--;
 437     }
 438     else
 439     {
 440      ap--;
 441     }
 442    }
 443   }
 444   delete [] rans;
 445
 446   if (!(fEventnum%fPrintfreq))
 447   {
 448    cout << " *AliCollider::MakeEvent* Run : " << fRunnum << " Event : " << fEventnum
 449         << endl;
 450    cout << " npart = " << npt << " ncol = " << ncol
 451         << " ncolpp = " << ncols[0] << " ncolnp = " << ncols[1]
 452         << " ncolpn = " << ncols[2] << " ncolnn = " << ncols[3] << endl;
 453   }
 454
 455  }
 456
 457  if (!fEvent)
 458  {
 459   fEvent=new AliEvent();
 460   fEvent->SetOwner();
 461  }
 462
 463  fEvent->Reset();
 464  fEvent->SetRunNumber(fRunnum);
 465  fEvent->SetEventNumber(fEventnum);
 466
 467  AliVertex vert;
 468  if (fVertexmode)
 469  {
 470   // Make sure the primary vertex gets correct location and Id=1
 471   vert.SetId(1);
 472   vert.SetTrackCopy(0);
 473   vert.SetVertexCopy(0);
 474   fEvent->AddVertex(vert,0);
 475  }
 476
 477  AliTrack t;
 478  Ali3Vector p;
 479  AliPosition r,rx;
 480  Float_t v[3];
 481
 482  Int_t kf=0,kc=0;
 483  Float_t charge=0,mass=0;
 484
 485  TMCParticle* part=0;
 486
 487  Int_t ntypes=4;
 488
 489  // Singular settings for a normal Pythia elementary particle interation
 490  if (!fNucl)
 491  {
 492   ntypes=1;
 493   ncols[0]=1;
 494  }
 495
 496  // Generate all the various collisions
 497  Int_t npart=0,ntk=0;
 498  Double_t dist=0;
 499  for (Int_t itype=0; itype<ntypes; itype++)
 500  {
 501   if (fNucl)
 502   {
 503    if (itype==0 && ncols[itype]) Initialize(fFrame,"p","p",fWin);
 504    if (itype==1 && ncols[itype]) Initialize(fFrame,"n","p",fWin);
 505    if (itype==2 && ncols[itype]) Initialize(fFrame,"p","n",fWin);
 506    if (itype==3 && ncols[itype]) Initialize(fFrame,"n","n",fWin);
 507   }
 508   for (Int_t jcol=0; jcol<ncols[itype]; jcol++)
 509   {
 510    GenerateEvent();
 511
 512    Pyedit(medit); // Define which particles are to be kept
 513
 514    if (mlist) Pylist(mlist);
 515
 516    ImportParticles();
 517    npart=0;
 518    if (fParticles) npart=fParticles->GetEntries();
 519
 520    for (Int_t jpart=0; jpart<npart; jpart++)
 521    {
 522     part=(TMCParticle*)fParticles->At(jpart);
 523     if (!part) continue;
 524
 525     kf=part->GetKF();
 526     kc=Pycomp(kf);
 527
 528     charge=GetKCHG(kc,1)/3.;
 529     if (kf<0) charge*=-1;
 530     mass=GetPMAS(kc,1);
 531
 532     // 3-momentum in GeV/c
 533     v[0]=part->GetPx();
 534     v[1]=part->GetPy();
 535     v[2]=part->GetPz();
 536     p.SetVector(v,"car");
 537
 538     // Production location in cm.
 539     v[0]=(part->GetVx())/10;
 540     v[1]=(part->GetVy())/10;
 541     v[2]=(part->GetVz())/10;
 542     r.SetVector(v,"car");
 543
 544     ntk++;
 545
 546     t.Reset();
 547     t.SetId(ntk);
 548     t.SetParticleCode(kf);
 549     t.SetCharge(charge);
 550     t.SetMass(mass);
 551     t.Set3Momentum(p);
 552     t.SetBeginPoint(r);
 553
 554     fEvent->AddTrack(t);
 555
 556     // Build the vertex structures if requested
 557     if (fVertexmode)
 558     {
 559      // Check if track belongs within the resolution to an existing vertex
 560      Int_t add=0;
 561      for (Int_t jv=1; jv<=fEvent->GetNvertices(); jv++)
 562      {
 563       AliVertex* vx=fEvent->GetVertex(jv);
 564       if (vx)
 565       {
 566        rx=vx->GetPosition();
 567        dist=rx.GetDistance(r);
 568        if (dist < fResolution)
 569        {
 570         AliTrack* tx=fEvent->GetIdTrack(ntk);
 571         if (tx)
 572         {
 573          vx->AddTrack(tx);
 574          add=1;
 575         }
 576        }
 577       }
 578       if (add) break; // No need to look further for vertex candidates
 579      }
 580
 581      // If track was not close enough to an existing vertex
 582      // a new secondary vertex is created
 583      if (!add && fVertexmode>1)
 584      {
 585       AliTrack* tx=fEvent->GetIdTrack(ntk);
 586       if (tx)
 587       {
 588        vert.Reset();
 589        vert.SetTrackCopy(0);
 590        vert.SetVertexCopy(0);
 591        vert.SetId((fEvent->GetNvertices())+1);
 592        vert.SetPosition(r);
 593        vert.AddTrack(tx);
 594        fEvent->AddVertex(vert,0);
 595       }
 596      }
 597     }
 598    } // End of loop over the produced particles for each collision
 599   } // End of loop over number of collisions for each type
 600  } // End of loop over collision types
 601
 602  // Link sec. vertices to primary if requested
 603  // Note that also the connecting tracks are automatically created
 604  if (fVertexmode>2)
 605  {
 606   AliVertex* vp=fEvent->GetIdVertex(1); // Primary vertex
 607   if (vp)
 608   {
 609    for (Int_t i=2; i<=fEvent->GetNvertices(); i++)
 610    {
 611     AliVertex* vx=fEvent->GetVertex(i);
 612     if (vx)
 613     {
 614      if (vx->GetId() != 1) vp->AddVertex(vx);
 615     }
 616    }
 617   }
 618  }
 619
 620  if (mlist) cout << endl; // Create empty output line after the event
 621  if (fOutTree) fOutTree->Fill();
 622 }
 623 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 624 AliEvent* AliCollider::GetEvent()
 625 {
 626 // Provide pointer to the generated event structure.
 627  return fEvent;
 628 }
 629 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 630 void AliCollider::EndRun()
 631 {
 632 // Properly close the output file (if needed).
 633  if (fOutFile)
 634  {
 635   fOutFile->Write();
 636   fOutFile->Close();
 637   cout << " *AliCollider::EndRun* Output file correctly closed." << endl;
 638  }
 639 }
 640 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////