THijing/AliGenHijing.cxx

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