Get information on spectators nucleons using TParticle::UniqueID()
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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, ksp, 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           ksp       = iparticle->GetUniqueID();
287           
288 // --------------------------------------------------------------------------
289 // Count spectator neutrons and protons
290           if(ksp == 0 || ksp == 1){
291               if(kf == kNeutron) fProjectileSpecn += 1;
292               if(kf == kProton)  fProjectileSpecp += 1;
293           }
294           else if(ksp == 10 || ksp == 11){
295               if(kf == kNeutron) fTargetSpecn += 1;
296               if(kf == kProton)  fTargetSpecp += 1;
297           }
298 // --------------------------------------------------------------------------
299 //          
300           if (!fSelectAll) {
301               selected = KinematicSelection(iparticle,0)&&SelectFlavor(kf);
302               if (!fSpectators && selected) selected = (ksp != 0 && ksp != 1 && ksp != 10
303                                                         && ksp != 11);
304           }
305 //
306 // Put particle on the stack if selected
307 //
308           if (selected) {
309               nc++;
310               pSelected[i] = 1;
311           } // selected
312       } // particle loop final state
313
314 //
315 //    Time of the interactions
316       Float_t tInt = 0.;
317       if (fPileUpTimeWindow > 0.) tInt = fPileUpTimeWindow * (2. * gRandom->Rndm() - 1.);
318
319 //
320 // Write particles to stack
321
322       for (i = 0; i<np; i++) {
323           TParticle *  iparticle = (TParticle *) fParticles->At(i);
324           Bool_t  hasMother   = (iparticle->GetFirstMother()     >=0);
325           Bool_t  hasDaughter = (iparticle->GetFirstDaughter()   >=0);
326           if (pSelected[i]) {
327               kf   = iparticle->GetPdgCode();
328               ks   = iparticle->GetStatusCode();
329               p[0] = iparticle->Px();
330               p[1] = iparticle->Py();
331               p[2] = iparticle->Pz() * sign;
332               origin[0] = origin0[0]+iparticle->Vx()/10;
333               origin[1] = origin0[1]+iparticle->Vy()/10;
334               origin[2] = origin0[2]+iparticle->Vz()/10;
335               tof = kconv * iparticle->T() + sign * origin0[2] / 3.e10;
336               if (fPileUpTimeWindow > 0.) tof += tInt;
337               
338               imo = -1;
339               TParticle* mother = 0;
340               if (hasMother) {
341                   imo = iparticle->GetFirstMother();
342                   mother = (TParticle *) fParticles->At(imo);
343                   imo = (mother->GetPdgCode() != 92) ? newPos[imo] : -1;
344               } // if has mother   
345               Bool_t tFlag = (fTrackIt && !hasDaughter);
346               PushTrack(tFlag,imo,kf,p,origin,polar,tof,kPNoProcess,nt, 1., ks);
347
348               
349               KeepTrack(nt);
350               newPos[i] = nt;
351           } // if selected
352       } // particle loop
353       delete[] newPos;
354       delete[] pSelected;
355       
356       printf("\n I've put %i particles on the stack \n",nc);
357       if (nc > 0) {
358           jev += nc;
359           if (jev >= fNpart || fNpart == -1) {
360               fKineBias = Float_t(fNpart)/Float_t(fTrials);
361               printf("\n Trials: %i %i %i\n",fTrials, fNpart, jev);
362               break;
363           }
364       }
365   } // event loop
366   MakeHeader();
367   SetHighWaterMark(nt);
368 }
369
370 void AliGenHijing::KeepFullEvent()
371 {
372     fKeep=1;
373 }
374
375 void AliGenHijing::EvaluateCrossSections()
376 {
377 //     Glauber Calculation of geometrical x-section
378 //
379     Float_t xTot       = 0.;          // barn
380     Float_t xTotHard   = 0.;          // barn 
381     Float_t xPart      = 0.;          // barn
382     Float_t xPartHard  = 0.;          // barn 
383     Float_t sigmaHard  = 0.1;         // mbarn
384     Float_t bMin       = 0.;
385     Float_t bMax       = fHijing->GetHIPR1(34)+fHijing->GetHIPR1(35);
386     const Float_t kdib = 0.2;
387     Int_t   kMax       = Int_t((bMax-bMin)/kdib)+1;
388
389
390     printf("\n Projectile Radius (fm): %f \n",fHijing->GetHIPR1(34));
391     printf("\n Target     Radius (fm): %f \n",fHijing->GetHIPR1(35));    
392     Int_t i;
393     Float_t oldvalue= 0.;
394
395     Float_t* b   = new Float_t[kMax];
396     Float_t* si1 = new Float_t[kMax];    
397     Float_t* si2 = new Float_t[kMax];    
398     
399     for (i = 0; i < kMax; i++)
400     {
401         Float_t xb  = bMin+i*kdib;
402         Float_t ov;
403         ov=fHijing->Profile(xb);
404         Float_t gb  =  2.*0.01*fHijing->GetHIPR1(40)*kdib*xb*(1.-TMath::Exp(-fHijing->GetHINT1(12)*ov));
405         Float_t gbh =  2.*0.01*fHijing->GetHIPR1(40)*kdib*xb*sigmaHard*ov;
406         xTot+=gb;
407         xTotHard += gbh;
408         printf("profile %f %f %f\n", xb, ov, fHijing->GetHINT1(12));
409         
410         if (xb > fMinImpactParam && xb < fMaxImpactParam)
411         {
412             xPart += gb;
413             xPartHard += gbh;
414         }
415         
416         if(oldvalue) if ((xTot-oldvalue)/oldvalue<0.0001) break;
417         oldvalue = xTot;
418         printf("\n Total cross section (barn): %d %f %f \n",i, xb, xTot);
419         printf("\n Hard  cross section (barn): %d %f %f \n\n",i, xb, xTotHard);
420         if (i>0) {
421             si1[i] = gb/kdib;
422             si2[i] = gbh/gb;
423             b[i]  = xb;
424         }
425     }
426
427     printf("\n Total cross section (barn): %f \n",xTot);
428     printf("\n Hard  cross section (barn): %f \n \n",xTotHard);
429     printf("\n Partial       cross section (barn): %f %f \n",xPart, xPart/xTot*100.);
430     printf("\n Partial  hard cross section (barn): %f %f \n",xPartHard, xPartHard/xTotHard*100.);
431
432 //  Store result as a graph
433     b[0] = 0;
434     si1[0] = 0;
435     si2[0]=si2[1];
436     
437     fDsigmaDb  = new TGraph(i, b, si1);
438     fDnDb      = new TGraph(i, b, si2);
439 }
440
441 Bool_t AliGenHijing::DaughtersSelection(TParticle* iparticle)
442 {
443 //
444 // Looks recursively if one of the daughters has been selected
445 //
446 //    printf("\n Consider daughters %d:",iparticle->GetPdgCode());
447     Int_t imin = -1;
448     Int_t imax = -1;
449     Int_t i;
450     Bool_t hasDaughters = (iparticle->GetFirstDaughter() >=0);
451     Bool_t selected = kFALSE;
452     if (hasDaughters) {
453         imin = iparticle->GetFirstDaughter();
454         imax = iparticle->GetLastDaughter();       
455         for (i = imin; i <= imax; i++){
456             TParticle *  jparticle = (TParticle *) fParticles->At(i);   
457             Int_t ip = jparticle->GetPdgCode();
458             if (KinematicSelection(jparticle,0)&&SelectFlavor(ip)) {
459                 selected=kTRUE; break;
460             }
461             if (DaughtersSelection(jparticle)) {selected=kTRUE; break; }
462         }
463     } else {
464         return kFALSE;
465     }
466     return selected;
467 }
468
469
470 Bool_t AliGenHijing::SelectFlavor(Int_t pid)
471 {
472 // Select flavor of particle
473 // 0: all
474 // 4: charm and beauty
475 // 5: beauty
476     Bool_t res = 0;
477     
478     if (fFlavor == 0) {
479         res = kTRUE;
480     } else {
481         Int_t ifl = TMath::Abs(pid/100);
482         if (ifl > 10) ifl/=10;
483         res = (fFlavor == ifl);
484     }
485 //
486 //  This part if gamma writing is inhibited
487     if (fNoGammas) 
488         res = res && (pid != kGamma && pid != kPi0);
489 //
490     return res;
491 }
492
493 Bool_t AliGenHijing::Stable(TParticle*  particle) const
494 {
495 // Return true for a stable particle
496 //
497     
498     if (particle->GetFirstDaughter() < 0 )
499     {
500         return kTRUE;
501     } else {
502         return kFALSE;
503     }
504 }
505
506
507
508 void AliGenHijing::MakeHeader()
509 {
510 // Builds the event header, to be called after each event
511     AliGenEventHeader* header = new AliGenHijingEventHeader("Hijing");
512     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetNProduced(fHijing->GetNATT());
513     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetImpactParameter(fHijing->GetHINT1(19));
514     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetTotalEnergy(fHijing->GetEATT());
515     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetHardScatters(fHijing->GetJATT());
516     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetParticipants(fHijing->GetNP(), fHijing->GetNT());
517     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetCollisions(fHijing->GetN0(),
518                                                        fHijing->GetN01(),
519                                                        fHijing->GetN10(),
520                                                        fHijing->GetN11());
521     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetSpectators(fProjectileSpecn, fProjectileSpecp,
522                                                        fTargetSpecn,fTargetSpecp);
523     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetReactionPlaneAngle(fHijing->GetHINT1(20));
524     
525
526
527 // 4-momentum vectors of the triggered jets.
528 //
529 // Before final state gluon radiation.
530     TLorentzVector* jet1 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(21), 
531                                               fHijing->GetHINT1(22),
532                                               fHijing->GetHINT1(23),
533                                               fHijing->GetHINT1(24));
534
535     TLorentzVector* jet2 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(31), 
536                                               fHijing->GetHINT1(32),
537                                               fHijing->GetHINT1(33),
538                                               fHijing->GetHINT1(34));
539 // After final state gluon radiation.
540     TLorentzVector* jet3 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(26), 
541                                               fHijing->GetHINT1(27),
542                                               fHijing->GetHINT1(28),
543                                               fHijing->GetHINT1(29));
544
545     TLorentzVector* jet4 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(36), 
546                                               fHijing->GetHINT1(37),
547                                               fHijing->GetHINT1(38),
548                                               fHijing->GetHINT1(39));
549     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetJets(jet1, jet2, jet3, jet4);
550 // Bookkeeping for kinematic bias
551     ((AliGenHijingEventHeader*) header)->SetTrials(fTrials);
552 // Event Vertex
553     header->SetPrimaryVertex(fVertex);
554     AddHeader(header);
555     fCollisionGeometry = (AliGenHijingEventHeader*)  header;
556 }
557
558 void AliGenHijing::AddHeader(AliGenEventHeader* header)
559 {
560     // Passes header either to the container or to gAlice
561     if (fContainer) {
562         fContainer->AddHeader(header);
563     } else {
564         gAlice->SetGenEventHeader(header);      
565     }
566 }
567
568
569 Bool_t AliGenHijing::CheckTrigger()
570 {
571 // Check the kinematic trigger condition
572 //
573     Bool_t   triggered = kFALSE;
574  
575     if (fTrigger == 1) {
576 //
577 //  jet-jet Trigger     
578         
579         TLorentzVector* jet1 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(26), 
580                                                   fHijing->GetHINT1(27),
581                                                   fHijing->GetHINT1(28),
582                                                   fHijing->GetHINT1(29));
583         
584         TLorentzVector* jet2 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(36), 
585                                                   fHijing->GetHINT1(37),
586                                                   fHijing->GetHINT1(38),
587                                                   fHijing->GetHINT1(39));
588         Double_t eta1      = jet1->Eta();
589         Double_t eta2      = jet2->Eta();
590         Double_t phi1      = jet1->Phi();
591         Double_t phi2      = jet2->Phi();
592 //    printf("\n Trigger: %f %f %f %f",
593 //         fEtaMinJet, fEtaMaxJet, fPhiMinJet, fPhiMaxJet);
594         if (
595             (eta1 < fEtaMaxJet && eta1 > fEtaMinJet &&  
596              phi1 < fPhiMaxJet && phi1 > fPhiMinJet) 
597             ||
598             (eta2 < fEtaMaxJet && eta2 > fEtaMinJet &&  
599              phi2 < fPhiMaxJet && phi2 > fPhiMinJet)
600             ) 
601             triggered = kTRUE;
602     } else if (fTrigger == 2) {
603 //  Gamma Jet
604 //
605         Int_t np = fParticles->GetEntriesFast();
606         for (Int_t i = 0; i < np; i++) {
607             TParticle* part = (TParticle*) fParticles->At(i);
608             Int_t kf = part->GetPdgCode();
609             Int_t ksp = part->GetUniqueID();
610             if (kf == 22 && ksp == 40) {
611                 Float_t phi = part->Phi();
612                 Float_t eta = part->Eta();
613                 if  (eta < fEtaMaxJet && 
614                      eta > fEtaMinJet &&
615                      phi < fPhiMaxJet && 
616                      phi > fPhiMinJet) {
617                     triggered = 1;
618                     break;
619                 } // check phi,eta within limits
620             } // direct gamma ? 
621         } // particle loop
622     } // fTrigger == 2
623     return triggered;
624 }
625
626
627 void AliGenHijing::Copy(TObject &) const
628 {
629   Fatal("Copy","Not implemented!\n");
630 }
631
632 AliGenHijing& AliGenHijing::operator=(const  AliGenHijing& rhs)
633 {
634     rhs.Copy(*this); 
635     return (*this);
636 }
637