d6b87a172954764624284ebeca4a96cbf419e3b0
[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 <TClonesArray.h>
26 #include <TGraph.h>
27 #include <THijing.h>
28 #include <TLorentzVector.h>
29 #include <TPDGCode.h>
30 #include <TParticle.h>
31
32 #include "AliGenHijing.h"
33 #include "AliGenHijingEventHeader.h"
34 #include "AliHijingRndm.h"
35 #include "AliLog.h"
36 #include "AliRun.h"
37
38 ClassImp(AliGenHijing)
39
40 AliGenHijing::AliGenHijing()
41     :AliGenMC(),
42      fFrame("CMS"),
43      fMinImpactParam(0.),
44      fMaxImpactParam(5.),
45      fKeep(0),
46      fQuench(1),
47      fShadowing(1),
48      fDecaysOff(1),
49      fTrigger(0),     
50      fEvaluate(0),
51      fSelectAll(0),
52      fFlavor(0),
53      fKineBias(0.),
54      fTrials(0),
55      fXsection(0.),
56      fHijing(0),
57      fPtHardMin(2.0),
58      fPtHardMax(-1),
59      fSpectators(1),
60      fDsigmaDb(0),
61      fDnDb(0),
62      fPtMinJet(-2.5),
63      fEtaMinJet(-20.),
64      fEtaMaxJet(+20.),
65      fPhiMinJet(0.),
66      fPhiMaxJet(2. * TMath::Pi()),
67      fRadiation(3),
68      fSimpleJet(kFALSE),
69      fNoGammas(kFALSE),
70      fProjectileSpecn(0),
71      fProjectileSpecp(0),
72      fTargetSpecn(0),
73      fTargetSpecp(0),
74      fLHC(kFALSE),
75      fRandomPz(kFALSE),
76      fNoHeavyQuarks(kFALSE),
77      fEventTime(0.),
78      fHeader(AliGenHijingEventHeader("Hijing"))
79 {
80   // Constructor
81   fEnergyCMS = 5500.;
82   AliHijingRndm::SetHijingRandom(GetRandom());
83 }
84
85 AliGenHijing::AliGenHijing(Int_t npart)
86     :AliGenMC(npart),
87      fFrame("CMS"),
88      fMinImpactParam(0.),
89      fMaxImpactParam(5.),
90      fKeep(0),
91      fQuench(1),
92      fShadowing(1),
93      fDecaysOff(1),
94      fTrigger(0),     
95      fEvaluate(0),
96      fSelectAll(0),
97      fFlavor(0),
98      fKineBias(0.),
99      fTrials(0),
100      fXsection(0.),
101      fHijing(0),
102      fPtHardMin(2.0),
103      fPtHardMax(-1),
104      fSpectators(1),
105      fDsigmaDb(0),
106      fDnDb(0),
107      fPtMinJet(-2.5),
108      fEtaMinJet(-20.),
109      fEtaMaxJet(+20.),
110      fPhiMinJet(0.),
111      fPhiMaxJet(2. * TMath::Pi()),
112      fRadiation(3),
113      fSimpleJet(kFALSE),
114      fNoGammas(kFALSE),
115      fProjectileSpecn(0),
116      fProjectileSpecp(0),
117      fTargetSpecn(0),
118      fTargetSpecp(0),
119      fLHC(kFALSE),
120      fRandomPz(kFALSE),
121      fNoHeavyQuarks(kFALSE),
122      fEventTime(0.),
123      fHeader(AliGenHijingEventHeader("Hijing"))
124 {
125 // Default PbPb collisions at 5. 5 TeV
126 //
127     fEnergyCMS = 5500.;
128     fName = "Hijing";
129     fTitle= "Particle Generator using HIJING";
130 //
131 //
132 // Set random number generator   
133     AliHijingRndm::SetHijingRandom(GetRandom());
134     
135 }
136
137 AliGenHijing::~AliGenHijing()
138 {
139 // Destructor
140     if ( fDsigmaDb) delete  fDsigmaDb;  
141     if ( fDnDb)     delete  fDnDb;  
142 }
143
144 void AliGenHijing::Init()
145 {
146 // Initialisation
147     fFrame.Resize(8);
148     fTarget.Resize(8);
149     fProjectile.Resize(8);
150     
151     SetMC(new THijing(fEnergyCMS, fFrame, fProjectile, fTarget, 
152                       fAProjectile, fZProjectile, fATarget, fZTarget, 
153                       fMinImpactParam, fMaxImpactParam));
154
155     fHijing=(THijing*) fMCEvGen;
156     fHijing->SetIHPR2(2,  fRadiation);
157     fHijing->SetIHPR2(3,  fTrigger);
158     fHijing->SetIHPR2(6,  fShadowing);
159     fHijing->SetIHPR2(12, fDecaysOff);    
160     fHijing->SetIHPR2(21, fKeep);
161     fHijing->SetHIPR1(8,  fPtHardMin);  
162     fHijing->SetHIPR1(9,  fPtHardMax);  
163     fHijing->SetHIPR1(10, fPtMinJet);   
164     fHijing->SetHIPR1(50, fSimpleJet);
165 //
166 //  Quenching
167 //
168 //
169 //  fQuench = 0:  no quenching
170 //  fQuench = 1:  hijing default
171 //  fQuench = 2:  new LHC  parameters for HIPR1(11) and HIPR1(14)
172 //  fQuench = 3:  new RHIC parameters for HIPR1(11) and HIPR1(14)
173 //  fQuench = 4:  new LHC  parameters with log(e) dependence
174 //  fQuench = 5:  new RHIC parameters with log(e) dependence
175     fHijing->SetIHPR2(50, 0);
176     if (fQuench > 0) 
177         fHijing->SetIHPR2(4,  1);
178     else
179         fHijing->SetIHPR2(4,  0);
180 // New LHC parameters from Xin-Nian Wang
181     if (fQuench == 2) {
182         fHijing->SetHIPR1(14, 1.1);
183         fHijing->SetHIPR1(11, 3.7);
184     } else if (fQuench == 3) {
185         fHijing->SetHIPR1(14, 0.20);
186         fHijing->SetHIPR1(11, 2.5);
187     } else if (fQuench == 4) {
188         fHijing->SetIHPR2(50, 1);
189         fHijing->SetHIPR1(14, 4.*0.34);
190         fHijing->SetHIPR1(11, 3.7);
191     } else if (fQuench == 5) {
192         fHijing->SetIHPR2(50, 1);
193         fHijing->SetHIPR1(14, 0.34);
194         fHijing->SetHIPR1(11, 2.5);
195     }
196     
197 //
198 // Heavy quarks
199 //    
200     if (fNoHeavyQuarks) {
201         fHijing->SetIHPR2(49, 1);
202     } else {
203         fHijing->SetIHPR2(49, 0);
204     }
205     
206     
207     AliGenMC::Init();
208     
209 //
210 //  Initialize Hijing  
211 //    
212     fHijing->Initialize();
213 //
214     if (fEvaluate) EvaluateCrossSections();
215 //
216 }
217
218 void AliGenHijing::Generate()
219 {
220 // Generate one event
221
222   Float_t polar[3]    =   {0,0,0};
223   Float_t origin[3]   =   {0,0,0};
224   Float_t origin0[3]  =   {0,0,0};
225   Float_t p[3];
226   Float_t tof;
227
228 //  converts from mm/c to s
229   const Float_t kconv = 0.001/2.99792458e8;
230 //
231   Int_t nt  = 0;
232   Int_t jev = 0;
233   Int_t j, kf, ks, ksp, imo;
234   kf = 0;
235     
236
237     
238   fTrials = 0;
239   
240   for (j = 0;j < 3; j++) origin0[j] = fOrigin[j];
241
242   if(fVertexSmear == kPerEvent) {
243       Vertex();
244       for (j=0; j < 3; j++) origin0[j] = fVertex[j];
245   } 
246
247
248   Float_t sign = (fRandomPz && (Rndm() < 0.5))? -1. : 1.;
249
250   while(1)
251   {
252 //    Generate one event
253 // --------------------------------------------------------------------------
254       fProjectileSpecn    = 0;  
255       fProjectileSpecp    = 0;
256       fTargetSpecn        = 0;  
257       fTargetSpecp        = 0;
258 // --------------------------------------------------------------------------
259       fHijing->GenerateEvent();
260       fTrials++;
261       fNprimaries = 0;
262       fHijing->ImportParticles(&fParticles,"All");
263       if (fTrigger != kNoTrigger) {
264           if (!CheckTrigger()) continue;
265       }
266       if (fLHC) Boost();
267       
268       
269       Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
270       Int_t nc = 0;
271       if (np == 0 ) continue;
272       Int_t i;
273       Int_t* newPos     = new Int_t[np];
274       Int_t* pSelected  = new Int_t[np];
275
276       for (i = 0; i < np; i++) {
277           newPos[i]    = i;
278           pSelected[i] = 0;
279       }
280       
281 //      Get event vertex
282 //
283       TParticle *  iparticle = (TParticle *) fParticles.At(0);
284       fVertex[0] = origin0[0];
285       fVertex[1] = origin0[1];  
286       fVertex[2] = origin0[2];
287       
288 //
289 //      First select parent particles
290 //
291
292       for (i = 0; i < np; i++) {
293           iparticle = (TParticle *) fParticles.At(i);
294
295 // Is this a parent particle ?
296           if (Stable(iparticle)) continue;
297 //
298           Bool_t  selected             =  kTRUE;
299           Bool_t  hasSelectedDaughters =  kFALSE;
300           
301           
302           kf        = iparticle->GetPdgCode();
303           ks        = iparticle->GetStatusCode();
304           if (kf == 92) continue;
305             
306           if (!fSelectAll) selected = KinematicSelection(iparticle, 0) && 
307                                SelectFlavor(kf);
308           hasSelectedDaughters = DaughtersSelection(iparticle);
309 //
310 // Put particle on the stack if it is either selected or 
311 // it is the mother of at least one seleted particle
312 //
313           if (selected || hasSelectedDaughters) {
314               nc++;
315               pSelected[i] = 1;
316           } // selected
317       } // particle loop parents
318 //
319 // Now select the final state particles
320 //
321
322       for (i = 0; i<np; i++) {
323           iparticle = (TParticle *) fParticles.At(i);
324 // Is this a final state particle ?
325           if (!Stable(iparticle)) continue;
326       
327           Bool_t  selected             =  kTRUE;
328           kf        = iparticle->GetPdgCode();
329           ks        = iparticle->GetStatusCode();
330           ksp       = iparticle->GetUniqueID();
331           
332 // --------------------------------------------------------------------------
333 // Count spectator neutrons and protons
334           if(ksp == 0 || ksp == 1){
335               if(kf == kNeutron) fProjectileSpecn += 1;
336               if(kf == kProton)  fProjectileSpecp += 1;
337           }
338           else if(ksp == 10 || ksp == 11){
339               if(kf == kNeutron) fTargetSpecn += 1;
340               if(kf == kProton)  fTargetSpecp += 1;
341           }
342 // --------------------------------------------------------------------------
343 //          
344           if (!fSelectAll) {
345               selected = KinematicSelection(iparticle,0)&&SelectFlavor(kf);
346               if (!fSpectators && selected) selected = (ksp != 0 && ksp != 1 && ksp != 10
347                                                         && ksp != 11);
348           }
349 //
350 // Put particle on the stack if selected
351 //
352           if (selected) {
353               nc++;
354               pSelected[i] = 1;
355           } // selected
356       } // particle loop final state
357
358 //
359 //    Time of the interactions
360       Float_t tInt = 0.;
361       if (fPileUpTimeWindow > 0.) tInt = fPileUpTimeWindow * (2. * gRandom->Rndm() - 1.);
362
363 //
364 // Write particles to stack
365
366       for (i = 0; i<np; i++) {
367           iparticle = (TParticle *) fParticles.At(i);
368           Bool_t  hasMother   = (iparticle->GetFirstMother()     >=0);
369           Bool_t  hasDaughter = (iparticle->GetFirstDaughter()   >=0);
370           if (pSelected[i]) {
371               kf   = iparticle->GetPdgCode();
372               ks   = iparticle->GetStatusCode();
373               p[0] = iparticle->Px();
374               p[1] = iparticle->Py();
375               p[2] = iparticle->Pz() * sign;
376               origin[0] = origin0[0]+iparticle->Vx()/10;
377               origin[1] = origin0[1]+iparticle->Vy()/10;
378               origin[2] = origin0[2]+iparticle->Vz()/10;
379               fEventTime = 0.;
380               
381               if (TestBit(kVertexRange)) {
382                   fEventTime = sign * origin0[2] / 2.99792458e10;
383                   tof = kconv * iparticle->T() + fEventTime;
384               } else {
385                   tof = kconv * iparticle->T();
386                   fEventTime = tInt;
387                   if (fPileUpTimeWindow > 0.) tof += tInt;
388               }
389               imo = -1;
390               TParticle* mother = 0;
391               if (hasMother) {
392                   imo = iparticle->GetFirstMother();
393                   mother = (TParticle *) fParticles.At(imo);
394                   imo = (mother->GetPdgCode() != 92) ? newPos[imo] : -1;
395               } // if has mother   
396               Bool_t tFlag = (fTrackIt && !hasDaughter);
397               PushTrack(tFlag,imo,kf,p,origin,polar,tof,kPNoProcess,nt, 1., ks);
398               fNprimaries++;
399               KeepTrack(nt);
400               newPos[i] = nt;
401           } // if selected
402       } // particle loop
403       delete[] newPos;
404       delete[] pSelected;
405       
406       AliInfo(Form("\n I've put %i particles on the stack \n",nc));
407       if (nc > 0) {
408           jev += nc;
409           if (jev >= fNpart || fNpart == -1) {
410               fKineBias = Float_t(fNpart)/Float_t(fTrials);
411               AliInfo(Form("\n Trials: %i %i %i\n",fTrials, fNpart, jev));
412               break;
413           }
414       }
415   } // event loop
416   MakeHeader();
417   SetHighWaterMark(nt);
418 }
419
420 void AliGenHijing::KeepFullEvent()
421 {
422     fKeep=1;
423 }
424
425 void AliGenHijing::EvaluateCrossSections()
426 {
427 //     Glauber Calculation of geometrical x-section
428 //
429     Float_t xTot       = 0.;          // barn
430     Float_t xTotHard   = 0.;          // barn 
431     Float_t xPart      = 0.;          // barn
432     Float_t xPartHard  = 0.;          // barn 
433     Float_t sigmaHard  = 0.1;         // mbarn
434     Float_t bMin       = 0.;
435     Float_t bMax       = fHijing->GetHIPR1(34)+fHijing->GetHIPR1(35);
436     const Float_t kdib = 0.2;
437     Int_t   kMax       = Int_t((bMax-bMin)/kdib)+1;
438
439
440     printf("\n Projectile Radius (fm): %f \n",fHijing->GetHIPR1(34));
441     printf("\n Target     Radius (fm): %f \n",fHijing->GetHIPR1(35));    
442     Int_t i;
443     Float_t oldvalue= 0.;
444
445     Float_t* b   = new Float_t[kMax];
446     Float_t* si1 = new Float_t[kMax];    
447     Float_t* si2 = new Float_t[kMax];    
448     
449     for (i = 0; i < kMax; i++)
450     {
451         Float_t xb  = bMin+i*kdib;
452         Float_t ov;
453         ov=fHijing->Profile(xb);
454         Float_t gb  =  2.*0.01*fHijing->GetHIPR1(40)*kdib*xb*(1.-TMath::Exp(-fHijing->GetHINT1(12)*ov));
455         Float_t gbh =  2.*0.01*fHijing->GetHIPR1(40)*kdib*xb*sigmaHard*ov;
456         xTot+=gb;
457         xTotHard += gbh;
458         printf("profile %f %f %f\n", xb, ov, fHijing->GetHINT1(12));
459         
460         if (xb > fMinImpactParam && xb < fMaxImpactParam)
461         {
462             xPart += gb;
463             xPartHard += gbh;
464         }
465         
466         if(oldvalue) if ((xTot-oldvalue)/oldvalue<0.0001) break;
467         oldvalue = xTot;
468         printf("\n Total cross section (barn): %d %f %f \n",i, xb, xTot);
469         printf("\n Hard  cross section (barn): %d %f %f \n\n",i, xb, xTotHard);
470         if (i>0) {
471             si1[i] = gb/kdib;
472             si2[i] = gbh/gb;
473             b[i]  = xb;
474         }
475     }
476
477     printf("\n Total cross section (barn): %f \n",xTot);
478     printf("\n Hard  cross section (barn): %f \n \n",xTotHard);
479     printf("\n Partial       cross section (barn): %f %f \n",xPart, xPart/xTot*100.);
480     printf("\n Partial  hard cross section (barn): %f %f \n",xPartHard, xPartHard/xTotHard*100.);
481
482 //  Store result as a graph
483     b[0] = 0;
484     si1[0] = 0;
485     si2[0]=si2[1];
486     
487     fDsigmaDb  = new TGraph(i, b, si1);
488     fDnDb      = new TGraph(i, b, si2);
489 }
490
491 Bool_t AliGenHijing::DaughtersSelection(TParticle* iparticle)
492 {
493 //
494 // Looks recursively if one of the daughters has been selected
495 //
496 //    printf("\n Consider daughters %d:",iparticle->GetPdgCode());
497     Int_t imin = -1;
498     Int_t imax = -1;
499     Int_t i;
500     Bool_t hasDaughters = (iparticle->GetFirstDaughter() >=0);
501     Bool_t selected = kFALSE;
502     if (hasDaughters) {
503         imin = iparticle->GetFirstDaughter();
504         imax = iparticle->GetLastDaughter();       
505         for (i = imin; i <= imax; i++){
506             TParticle *  jparticle = (TParticle *) fParticles.At(i);    
507             Int_t ip = jparticle->GetPdgCode();
508             if (KinematicSelection(jparticle,0)&&SelectFlavor(ip)) {
509                 selected=kTRUE; break;
510             }
511             if (DaughtersSelection(jparticle)) {selected=kTRUE; break; }
512         }
513     } else {
514         return kFALSE;
515     }
516     return selected;
517 }
518
519
520 Bool_t AliGenHijing::SelectFlavor(Int_t pid)
521 {
522 // Select flavor of particle
523 // 0: all
524 // 4: charm and beauty
525 // 5: beauty
526     Bool_t res = 0;
527     
528     if (fFlavor == 0) {
529         res = kTRUE;
530     } else {
531         Int_t ifl = TMath::Abs(pid/100);
532         if (ifl > 10) ifl/=10;
533         res = (fFlavor == ifl);
534     }
535 //
536 //  This part if gamma writing is inhibited
537     if (fNoGammas) 
538         res = res && (pid != kGamma && pid != kPi0);
539 //
540     return res;
541 }
542
543 Bool_t AliGenHijing::Stable(TParticle*  particle) const
544 {
545 // Return true for a stable particle
546 //
547     
548     if (particle->GetFirstDaughter() < 0 )
549     {
550         return kTRUE;
551     } else {
552         return kFALSE;
553     }
554 }
555
556
557
558 void AliGenHijing::MakeHeader()
559 {
560 // Builds the event header, to be called after each event
561     fHeader.SetNProduced(fNprimaries);
562     fHeader.SetImpactParameter(fHijing->GetHINT1(19));
563     fHeader.SetTotalEnergy(fHijing->GetEATT());
564     fHeader.SetHardScatters(fHijing->GetJATT());
565     fHeader.SetParticipants(fHijing->GetNP(), fHijing->GetNT());
566     fHeader.SetCollisions(fHijing->GetN0(),
567                           fHijing->GetN01(),
568                           fHijing->GetN10(),
569                           fHijing->GetN11());
570     fHeader.SetSpectators(fProjectileSpecn, fProjectileSpecp,
571                           fTargetSpecn,fTargetSpecp);
572     fHeader.SetReactionPlaneAngle(fHijing->GetHINT1(20));
573
574 // 4-momentum vectors of the triggered jets.
575 //
576 // Before final state gluon radiation.
577     TLorentzVector* jet1 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(21), 
578                                               fHijing->GetHINT1(22),
579                                               fHijing->GetHINT1(23),
580                                               fHijing->GetHINT1(24));
581
582     TLorentzVector* jet2 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(31), 
583                                               fHijing->GetHINT1(32),
584                                               fHijing->GetHINT1(33),
585                                               fHijing->GetHINT1(34));
586 // After final state gluon radiation.
587     TLorentzVector* jet3 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(26), 
588                                               fHijing->GetHINT1(27),
589                                               fHijing->GetHINT1(28),
590                                               fHijing->GetHINT1(29));
591
592     TLorentzVector* jet4 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(36), 
593                                               fHijing->GetHINT1(37),
594                                               fHijing->GetHINT1(38),
595                                               fHijing->GetHINT1(39));
596     fHeader.SetJets(jet1, jet2, jet3, jet4);
597 // Bookkeeping for kinematic bias
598     fHeader.SetTrials(fTrials);
599 // Event Vertex
600     fHeader.SetPrimaryVertex(fVertex);
601     fHeader.SetInteractionTime(fEventTime);
602     AddHeader(&fHeader);
603     fCollisionGeometry = &fHeader;
604 }
605
606
607 Bool_t AliGenHijing::CheckTrigger()
608 {
609 // Check the kinematic trigger condition
610 //
611     Bool_t   triggered = kFALSE;
612  
613     if (fTrigger == 1) {
614 //
615 //  jet-jet Trigger     
616         
617         TLorentzVector* jet1 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(26), 
618                                                   fHijing->GetHINT1(27),
619                                                   fHijing->GetHINT1(28),
620                                                   fHijing->GetHINT1(29));
621         
622         TLorentzVector* jet2 = new TLorentzVector(fHijing->GetHINT1(36), 
623                                                   fHijing->GetHINT1(37),
624                                                   fHijing->GetHINT1(38),
625                                                   fHijing->GetHINT1(39));
626         Double_t eta1      = jet1->Eta();
627         Double_t eta2      = jet2->Eta();
628         Double_t phi1      = jet1->Phi();
629         Double_t phi2      = jet2->Phi();
630 //    printf("\n Trigger: %f %f %f %f",
631 //         fEtaMinJet, fEtaMaxJet, fPhiMinJet, fPhiMaxJet);
632         if (
633             (eta1 < fEtaMaxJet && eta1 > fEtaMinJet &&  
634              phi1 < fPhiMaxJet && phi1 > fPhiMinJet) 
635             ||
636             (eta2 < fEtaMaxJet && eta2 > fEtaMinJet &&  
637              phi2 < fPhiMaxJet && phi2 > fPhiMinJet)
638             ) 
639             triggered = kTRUE;
640     } else if (fTrigger == 2) {
641 //  Gamma Jet
642 //
643         Int_t np = fParticles.GetEntriesFast();
644         for (Int_t i = 0; i < np; i++) {
645             TParticle* part = (TParticle*) fParticles.At(i);
646             Int_t kf = part->GetPdgCode();
647             Int_t ksp = part->GetUniqueID();
648             if (kf == 22 && ksp == 40) {
649                 Float_t phi = part->Phi();
650                 Float_t eta = part->Eta();
651                 if  (eta < fEtaMaxJet && 
652                      eta > fEtaMinJet &&
653                      phi < fPhiMaxJet && 
654                      phi > fPhiMinJet) {
655                     triggered = 1;
656                     break;
657                 } // check phi,eta within limits
658             } // direct gamma ? 
659         } // particle loop
660     } // fTrigger == 2
661     return triggered;
662 }