THijing/AliGenHijing.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 // Generator using HIJING as an external generator
  19 // The main HIJING options are accessable for the user through this interface.
  20 // Uses the THijing implementation of TGenerator.
  21 // Author:
  22 // Andreas Morsch    (andreas.morsch@cern.ch)
  23 //
  24
  25 #include <TGraph.h>
  26 #include <THijing.h>
  27 #include <TLorentzVector.h>
  28 #include <TPDGCode.h>
  29 #include <TParticle.h>
  30
  31 #include "AliGenHijing.h"
  32 #include "AliGenHijingEventHeader.h"
  33 #include "AliRun.h"
  34 #include "AliHijingRndm.h"
  35
  36 ClassImp(AliGenHijing)
  37
  38 AliGenHijing::AliGenHijing()
  39                  :AliGenMC()
  40 {
  41 // Constructor
  42     fParticles = 0;
  43     fHijing    = 0;
  44     fDsigmaDb  = 0;
  45     fDnDb      = 0;
  46     AliHijingRndm::SetHijingRandom(GetRandom());
  47 }
  48
  49 AliGenHijing::AliGenHijing(Int_t npart)
  50     :AliGenMC(npart)
  51 {
  52 // Default PbPb collisions at 5. 5 TeV
  53 //
  54     fName = "Hijing";
  55     fTitle= "Particle Generator using HIJING";
  56
  57     SetEnergyCMS();
  58     SetImpactParameterRange();
  59     SetBoostLHC();
  60     SetJetEtaRange();
  61     SetJetPhiRange();
  62
  63     fKeep       =  0;
  64     fQuench     =  1;
  65     fShadowing  =  1;
  66     fTrigger    =  0;
  67     fDecaysOff  =  1;
  68     fEvaluate   =  0;
  69     fSelectAll  =  0;
  70     fFlavor     =  0;
  71     fSpectators =  1;
  72     fDsigmaDb   =  0;
  73     fDnDb       =  0;
  74     fPtMinJet   = -2.5;
  75     fRadiation  =  3;
  76     //
  77     SetSimpleJets();
  78     SetNoGammas();
  79     SetRandomPz();
  80     SwitchOffHeavyQuarks(kFALSE);
  81 //
  82     fParticles = new TClonesArray("TParticle",10000);
  83 //
  84 // Set random number generator
  85     AliHijingRndm::SetHijingRandom(GetRandom());
  86     fHijing = 0;
  87
  88 }
  89
  90 AliGenHijing::AliGenHijing(const AliGenHijing & hijing):
  91     AliGenMC(hijing)
  92 {
  93 // copy constructor
  94 }
  95
  96
  97 AliGenHijing::~AliGenHijing()
  98 {
  99 // Destructor
 100     if ( fDsigmaDb) delete  fDsigmaDb;
 101     if ( fDnDb)     delete  fDnDb;
 102     delete fParticles;
 103 }
 104
 105 void AliGenHijing::Init()
 106 {
 107 // Initialisation
 108     fFrame.Resize(8);
 109     fTarget.Resize(8);
 110     fProjectile.Resize(8);
 111
 112     SetMC(new THijing(fEnergyCMS, fFrame, fProjectile, fTarget,
 113                       fAProjectile, fZProjectile, fATarget, fZTarget,
 114                       fMinImpactParam, fMaxImpactParam));
 115
 116     fHijing=(THijing*) fMCEvGen;
 117     fHijing->SetIHPR2(2,  fRadiation);
 118     fHijing->SetIHPR2(3,  fTrigger);
 119     fHijing->SetIHPR2(6,  fShadowing);
 120     fHijing->SetIHPR2(12, fDecaysOff);
 121     fHijing->SetIHPR2(21, fKeep);
 122     fHijing->SetHIPR1(10, fPtMinJet);
 123     fHijing->SetHIPR1(50, fSimpleJet);
 124 //
 125 //  Quenching
 126 //
 127 //
 128 //  fQuench = 0:  no quenching
 129 //  fQuench = 1:  hijing default
 130 //  fQuench = 2:  new LHC  parameters for HIPR1(11) and HIPR1(14)
 131 //  fQuench = 3:  new RHIC parameters for HIPR1(11) and HIPR1(14)
 132 //  fQuench = 4:  new LHC  parameters with log(e) dependence
 133 //  fQuench = 5:  new RHIC parameters with log(e) dependence
 134     fHijing->SetIHPR2(50, 0);
 135     if (fQuench > 0)
 136         fHijing->SetIHPR2(4,  1);
 137     else
 138         fHijing->SetIHPR2(4,  0);
 139 // New LHC parameters from Xin-Nian Wang
 140     if (fQuench == 2) {
 141         fHijing->SetHIPR1(14, 1.1);
 142         fHijing->SetHIPR1(11, 3.7);
 143     } else if (fQuench == 3) {
 144         fHijing->SetHIPR1(14, 0.20);
 145         fHijing->SetHIPR1(11, 2.5);
 146     } else if (fQuench == 4) {
 147         fHijing->SetIHPR2(50, 1);
 148         fHijing->SetHIPR1(14, 4.*0.34);
 149         fHijing->SetHIPR1(11, 3.7);
 150     } else if (fQuench == 5) {
 151         fHijing->SetIHPR2(50, 1);
 152         fHijing->SetHIPR1(14, 0.34);
 153         fHijing->SetHIPR1(11, 2.5);
 154     }
 155
 156 //
 157 // Heavy quarks
 158 //
 159     if (fNoHeavyQuarks) {
 160         fHijing->SetIHPR2(49, 1);
 161     } else {
 162         fHijing->SetIHPR2(49, 0);
 163     }
 164
 165
 166     AliGenMC::Init();
 167
 168 //
 169 //  Initialize Hijing
 170 //
 171     fHijing->Initialize();
 172 //
 173     if (fEvaluate) EvaluateCrossSections();
 174 //
 175 }
 176
 177 void AliGenHijing::Generate()
 178 {
 179 // Generate one event
 180
 181   Float_t polar[3]    =   {0,0,0};
 182   Float_t origin[3]   =   {0,0,0};
 183   Float_t origin0[3]  =   {0,0,0};
 184   Float_t p[3];
 185   Float_t tof;
 186
 187 //  converts from mm/c to s
 188   const Float_t kconv = 0.001/2.999792458e8;
 189 //
 190   Int_t nt  = 0;
 191   Int_t jev = 0;
 192   Int_t j, kf, ks, imo;
 193   kf = 0;
 194
 195
 196
 197   fTrials = 0;
 198   for (j = 0;j < 3; j++) origin0[j] = fOrigin[j];
 199   if(fVertexSmear == kPerEvent) {
 200       Vertex();
 201       for (j=0; j < 3; j++) origin0[j] = fVertex[j];
 202   }
 203
 204
 205   Float_t sign = (fRandomPz && (Rndm() < 0.5))? -1. : 1.;
 206   while(1)
 207   {
 208 //    Generate one event
 209 // --------------------------------------------------------------------------
 210       fProjectileSpecn    = 0;
 211       fProjectileSpecp    = 0;
 212       fTargetSpecn        = 0;
 213       fTargetSpecp        = 0;
 214 // --------------------------------------------------------------------------
 215       fHijing->GenerateEvent();
 216       fTrials++;
 217       fHijing->ImportParticles(fParticles,"All");
 218       if (fTrigger != kNoTrigger) {
 219           if (!CheckTrigger()) continue;
 220       }
 221       if (fLHC) Boost();
 222
 223
 224       Int_t np = fParticles->GetEntriesFast();
 225       printf("\n **************************************************%d\n",np);
 226       Int_t nc = 0;
 227       if (np == 0 ) continue;
 228       Int_t i;
 229       Int_t* newPos     = new Int_t[np];
 230       Int_t* pSelected  = new Int_t[np];
 231
 232       for (i = 0; i < np; i++) {
 233           newPos[i]    = i;
 234           pSelected[i] = 0;
 235       }
 236
 237 //      Get event vertex
 238 //
 239       TParticle *  iparticle = (TParticle *) fParticles->At(0);
 240       fVertex[0] = origin0[0];
 241       fVertex[1] = origin0[1];
 242       fVertex[2] = origin0[2];
 243
 244 //
 245 //      First select parent particles
 246 //
 247
 248       for (i = 0; i < np; i++) {
 249           iparticle = (TParticle *) fParticles->At(i);
 250
 251 // Is this a parent particle ?
 252           if (Stable(iparticle)) continue;
 253 //
 254           Bool_t  selected             =  kTRUE;
 255           Bool_t  hasSelectedDaughters =  kFALSE;
 256
 257
 258           kf        = iparticle->GetPdgCode();
 259           ks        = iparticle->GetStatusCode();
 260           if (kf == 92) continue;
 261
 262           if (!fSelectAll) selected = KinematicSelection(iparticle, 0) &&
 263                                SelectFlavor(kf);
 264           hasSelectedDaughters = DaughtersSelection(iparticle);
 265 //
 266 // Put particle on the stack if it is either selected or
 267 // it is the mother of at least one seleted particle
 268 //
 269           if (selected || hasSelectedDaughters) {
 270               nc++;
 271               pSelected[i] = 1;
 272           } // selected
 273       } // particle loop parents
 274 //
 275 // Now select the final state particles
 276 //
 277
 278       for (i = 0; i<np; i++) {
 279           TParticle *  iparticle = (TParticle *) fParticles->At(i);
 280 // Is this a final state particle ?
 281           if (!Stable(iparticle)) continue;
 282
 283           Bool_t  selected             =  kTRUE;
 284           kf        = iparticle->GetPdgCode();
 285           ks        = iparticle->GetStatusCode();
 286
 287 // --------------------------------------------------------------------------
 288 // Count spectator neutrons and protons
 289           if(ks == 0 || ks == 1){
 290               if(kf == kNeutron) fProjectileSpecn += 1;
 291               if(kf == kProton)  fProjectileSpecp += 1;
 292           }
 293           else if(ks == 10 || ks == 11){
 294               if(kf == kNeutron) fTargetSpecn += 1;
 295               if(kf == kProton)  fTargetSpecp += 1;
 296           }
 297 // --------------------------------------------------------------------------
 298 //
 299           if (!fSelectAll) {
 300               selected = KinematicSelection(iparticle,0)&&SelectFlavor(kf);
 301               if (!fSpectators && selected) selected = (ks != 0 && ks != 1 && ks != 10
 302                                                         && ks != 11);
 303           }
 304 //
 305 // Put particle on the stack if selected
 306 //
 307           if (selected) {
 308               nc++;
 309               pSelected[i] = 1;
 310           } // selected
 311       } // particle loop final state
 312 //
 313 // Write particles to stack
 314 //
 315       for (i = 0; i<np; i++) {
 316           TParticle *  iparticle = (TParticle *) fParticles->At(i);
 317           Bool_t  hasMother   = (iparticle->GetFirstMother()     >=0);
 318           Bool_t  hasDaughter = (iparticle->GetFirstDaughter()   >=0);
 319
 320           if (pSelected[i]) {
 321               kf   = iparticle->GetPdgCode();
 322               ks   = iparticle->GetStatusCode();
 323               p[0] = iparticle->Px();
 324               p[1] = iparticle->Py();
 325               p[2] = iparticle->Pz() * sign;
 326               origin[0] = origin0[0]+iparticle->Vx()/10;
 327               origin[1] = origin0[1]+iparticle->Vy()/10;
 328               origin[2] = origin0[2]+iparticle->Vz()/10;
 329               tof = kconv*iparticle->T();
 330               imo = -1;
 331               TParticle* mother = 0;
 332               if (hasMother) {
 333                   imo = iparticle->GetFirstMother();
 334                   mother = (TParticle *) fParticles->At(imo);
 335                   imo = (mother->GetPdgCode() != 92) ? newPos[imo] : -1;
 336               } // if has mother
 337               Bool_t tFlag = (fTrackIt && !hasDaughter);
 338               PushTrack(tFlag,imo,kf,p,origin,polar,
 339                        tof,kPNoProcess,nt, 1., ks);
 340               KeepTrack(nt);
 341               newPos[i] = nt;
 342           } // if selected
 343       } // particle loop
 344       delete[] newPos;
 345       delete[] pSelected;
 346
 347       printf("\n I've put %i particles on the stack \n",nc);
 348       if (nc > 0) {
 349           jev += nc;
 350           if (jev >= fNpart || fNpart == -1) {
 351               fKineBias = Float_t(fNpart)/Float_t(fTrials);
 352               printf("\n Trials: %i %i %i\n",fTrials, fNpart, jev);
 353               break;
 354           }
 355       }
 356   } // event loop
 357   MakeHeader();
 358   SetHighWaterMark(nt);
 359 }
 360
 361 void AliGenHijing::KeepFullEvent()
 362 {
 363     fKeep=1;
 364 }
 365
 366 void AliGenHijing::EvaluateCrossSections()
 367 {
 368 //     Glauber Calculation of geometrical x-section
 369 //
 370     Float_t xTot       = 0.;          // barn
 371     Float_t xTotHard   = 0.;          // barn
 372     Float_t xPart      = 0.;          // barn
 373     Float_t xPartHard  = 0.;          // barn
 374     Float_t sigmaHard  = 0.1;         // mbarn
 375     Float_t bMin       = 0.;
 376     Float_t bMax       = fHijing->GetHIPR1(34)+fHijing->GetHIPR1(35);
 377     const Float_t kdib = 0.2;
 378     Int_t   kMax       = Int_t((bMax-bMin)/kdib)+1;
 379
 380
 381     printf("\n Projectile Radius (fm): %f \n",fHijing->GetHIPR1(34));
 382     printf("\n Target     Radius (fm): %f \n",fHijing->GetHIPR1(35));
 383     Int_t i;
 384     Float_t oldvalue= 0.;
 385
 386     Float_t* b   = new Float_t[kMax];
 387     Float_t* si1 = new Float_t[kMax];
 388     Float_t* si2 = new Float_t[kMax];
 389
 390     for (i = 0; i < kMax; i++)
 391     {
 392         Float_t xb  = bMin+i*kdib;
 393         Float_t ov;
 394         ov=fHijing->Profile(xb);
 395         Float_t gb  =  2.*0.01*fHijing->GetHIPR1(40)*kdib*xb*(1.-TMath::Exp(-fHijing->GetHINT1(12)*ov));
 396         Float_t gbh =  2.*0.01*fHijing->GetHIPR1(40)*kdib*xb*sigmaHard*ov;
 397         xTot+=gb;
 398         xTotHard += gbh;
 399         printf("profile %f %f %f\n", xb, ov, fHijing->GetHINT1(12));
 400
 401         if (xb > fMinImpactParam && xb < fMaxImpactParam)
 402         {
 403             xPart += gb;
 404             xPartHard += gbh;
 405         }
 406
 407         if(oldvalue) if ((xTot-oldvalue)/oldvalue<0.0001) break;
 408         oldvalue = xTot;
 409         printf("\n Total cross section (barn): %d %f %f \n",i, xb, xTot);
 410         printf("\n Hard  cross section (barn): %d %f %f \n\n",i, xb, xTotHard);
 411         if (i>0) {
 412             si1[i] = gb/kdib;
 413             si2[i] = gbh/gb;
 414             b[i]  = xb;
 415         }
 416     }
 417
 418     printf("\n Total cross section (barn): %f \n",xTot);
 419     printf("\n Hard  cross section (barn): %f \n \n",xTotHard);
 420     printf("\n Partial       cross section (barn): %f %f \n",xPart, xPart/xTot*100.);
 421     printf("\n Partial  hard cross section (barn): %f %f \n",xPartHard, xPartHard/xTotHard*100.);
 422
 423 //  Store result as a graph
 424     b[0] = 0;
 425     si1[0] = 0;
 426     si2[0]=si2[1];
 427
 428     fDsigmaDb  = new TGraph(i, b, si1);
 429     fDnDb      = new TGraph(i, b, si2);
 430 }
 431
 432 Bool_t AliGenHijing::DaughtersSelection(TParticle* iparticle)
 433 {
 434 //
 435 // Looks recursively if one of the daughters has been selected
 436 //
 437 //    printf("\n Consider daughters %d:",iparticle->GetPdgCode());
 438     Int_t imin = -1;
 439     Int_t imax = -1;
 440     Int_t i;
 441     Bool_t hasDaughters = (iparticle->GetFirstDaughter() >=0);
 442     Bool_t selected = kFALSE;
 443     if (hasDaughters) {
 444         imin = iparticle->GetFirstDaughter();
 445         imax = iparticle->GetLastDaughter();
 446         for (i = imin; i <= imax; i++){
 447             TParticle *  jparticle = (TParticle *) fParticles->At(i);
 448             Int_t ip = jparticle->GetPdgCode();
 449             if (KinematicSelection(jparticle,0)&&SelectFlavor(ip)) {
 450                 selected=kTRUE; break;
 451             }
 452             if (DaughtersSelection(jparticle)) {selected=kTRUE; break; }
 453         }
 454     } else {
 455         return kFALSE;
 456     }
 457     return selected;
 458 }
 459
 460
 461 Bool_t AliGenHijing::SelectFlavor(Int_t pid)
 462 {
 463 // Select flavor of particle
 464 // 0: all
 465 // 4: charm and beauty
 466 // 5: beauty
 467     Bool_t res = 0;
 468
 469     if (fFlavor == 0) {
 470         res = kTRUE;
 471     } else {
 472         Int_t ifl = TMath::Abs(pid/100);
 473         if (ifl > 10) ifl/=10;
 474         res = (fFlavor == ifl);
 475     }
 476 //
 477 //  This part if gamma writing is inhibited
 478     if (fNoGammas)
 479         res = res && (pid != kGamma && pid != kPi0);
 480 //
 481     return res;
 482 }
 483
 484 Bool_t AliGenHijing::Stable(TParticle*  particle) const
 485 {
 486 // Return true for a stable particle
 487 //
 488
 489     if (particle->GetFirstDaughter() < 0 )
 490     {
 491         return kTRUE;
 492     } else {
 493         return kFALSE;
 494     }
 495 }
 496
 497
 498
 499 void AliGenHijing::MakeHeader()
 500 {
 501 // Builds the event header, to be called after each event
 502     AliGenEventHeader* header = new AliGenHijingEventHeader("Hijing");
 503     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetNProduced(fHijing->GetNATT());
 504     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetImpactParameter(fHijing->GetHINT1(19));
 505     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetTotalEnergy(fHijing->GetEATT());
 506     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetHardScatters(fHijing->GetJATT());
 507     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetParticipants(fHijing->GetNP(), fHijing->GetNT());
 508     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetCollisions(fHijing->GetN0(),
 509                                                        fHijing->GetN01(),
 510                                                        fHijing->GetN10(),
 511                                                        fHijing->GetN11());
 512     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetSpectators(fProjectileSpecn, fProjectileSpecp,
 513                                                        fTargetSpecn,fTargetSpecp);
 514
 515 // 4-momentum vectors of the triggered jets.
 516 //
 517 // Before final state gluon radiation.
 518     TLorentzVector* jet1 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(21),
 519                                               fHijing->GetHINT1(22),
 520                                               fHijing->GetHINT1(23),
 521                                               fHijing->GetHINT1(24));
 522
 523     TLorentzVector* jet2 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(31),
 524                                               fHijing->GetHINT1(32),
 525                                               fHijing->GetHINT1(33),
 526                                               fHijing->GetHINT1(34));
 527 // After final state gluon radiation.
 528     TLorentzVector* jet3 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(26),
 529                                               fHijing->GetHINT1(27),
 530                                               fHijing->GetHINT1(28),
 531                                               fHijing->GetHINT1(29));
 532
 533     TLorentzVector* jet4 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(36),
 534                                               fHijing->GetHINT1(37),
 535                                               fHijing->GetHINT1(38),
 536                                               fHijing->GetHINT1(39));
 537     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetJets(jet1, jet2, jet3, jet4);
 538 // Bookkeeping for kinematic bias
 539     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetTrials(fTrials);
 540 // Event Vertex
 541     header->SetPrimaryVertex(fVertex);
 542     if (gAlice) gAlice->SetGenEventHeader(header);
 543     fCollisionGeometry = (AliGenHijingEventHeader*)  header;
 544 }
 545
 546 Bool_t AliGenHijing::CheckTrigger()
 547 {
 548 // Check the kinematic trigger condition
 549 //
 550     Bool_t   triggered = kFALSE;
 551
 552     if (fTrigger == 1) {
 553 //
 554 //  jet-jet Trigger
 555
 556         TLorentzVector* jet1 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(26),
 557                                                   fHijing->GetHINT1(27),
 558                                                   fHijing->GetHINT1(28),
 559                                                   fHijing->GetHINT1(29));
 560
 561         TLorentzVector* jet2 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(36),
 562                                                   fHijing->GetHINT1(37),
 563                                                   fHijing->GetHINT1(38),
 564                                                   fHijing->GetHINT1(39));
 565         Double_t eta1      = jet1->Eta();
 566         Double_t eta2      = jet2->Eta();
 567         Double_t phi1      = jet1->Phi();
 568         Double_t phi2      = jet2->Phi();
 569 //    printf("\n Trigger: %f %f %f %f",
 570 //         fEtaMinJet, fEtaMaxJet, fPhiMinJet, fPhiMaxJet);
 571         if (
 572             (eta1 < fEtaMaxJet && eta1 > fEtaMinJet &&
 573              phi1 < fPhiMaxJet && phi1 > fPhiMinJet)
 574             ||
 575             (eta2 < fEtaMaxJet && eta2 > fEtaMinJet &&
 576              phi2 < fPhiMaxJet && phi2 > fPhiMinJet)
 577             )
 578             triggered = kTRUE;
 579     } else if (fTrigger == 2) {
 580 //  Gamma Jet
 581 //
 582         Int_t np = fParticles->GetEntriesFast();
 583         for (Int_t i = 0; i < np; i++) {
 584             TParticle* part = (TParticle*) fParticles->At(i);
 585             Int_t kf = part->GetPdgCode();
 586             Int_t ks = part->GetStatusCode();
 587             if (kf == 22 && ks == 40) {
 588                 Float_t phi = part->Phi();
 589                 Float_t eta = part->Eta();
 590                 if  (eta < fEtaMaxJet &&
 591                      eta > fEtaMinJet &&
 592                      phi < fPhiMaxJet &&
 593                      phi > fPhiMinJet) {
 594                     triggered = 1;
 595                     break;
 596                 } // check phi,eta within limits
 597             } // direct gamma ?
 598         } // particle loop
 599     } // fTrigger == 2
 600     return triggered;
 601 }
 602
 603
 604 void AliGenHijing::Copy(TObject &) const
 605 {
 606   Fatal("Copy","Not implemented!\n");
 607 }
 608
 609 AliGenHijing& AliGenHijing::operator=(const  AliGenHijing& rhs)
 610 {
 611     rhs.Copy(*this);
 612     return (*this);
 613 }
 614