TPHIC/AliGenTPHIC.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  *                                                                        *
  15  **************************************************************************/
  16
  17 /* $Id$ */
  18
  19 // Event generator of two-photon processes
  20 // in ultra-peripheral ion collisions.
  21 // 5 two-photon process are implemented, see comments to SetProcess().
  22 //%
  23 // The example of the generator initialization for the process
  24 // gamma gamma -> X in CaCa collisions at 7000 TeV/nucleon is the following:
  25 //%
  26 //    AliGenTPHIC *gener = new AliGenTPHIC();
  27 //    gener->SetProcess(1);
  28 //    gener->SetBeamEnergy(3500.);
  29 //    gener->SetBeamZ(20);
  30 //    gener->SetBeamA(40);
  31 //    gener->SetMggRange(70.,200.);
  32 //    gener->SetYggRange(-5.,5.);
  33 //    gener->SetLumFunName("lum_ca_70_200.dat");
  34 //    gener->SetLumFunFlag(-1);
  35 //    gener->Init();
  36 //%
  37 // The two-photon luminosity function needed for the process cross section
  38 // calculation is time-consuming, therefore it can be calculated once for a
  39 // selected two-photon energy and rapidity range and selected ion species,
  40 // saved into a file and then can be reused in further calculation.
  41 //%
  42 // The integral cross section of the process is calculated in each event
  43 // by the Monte Carlo integration procedure, the differential cross section
  44 // of each thrown event is assigned as a weight to each track of the event
  45 // which can be then used during the event analysis by retreiving this weight
  46 // from any of the event tracks.
  47 //
  48 // The manual of the fortran generator is available in
  49 // $ALICE_ROOT/TPHIC/TPHIC_doc.ps.gz
  50 // For the two-photon physics in heavy ion collisions see
  51 // G.Baur et al, Phys.Rep. 364 (2002), 359.
  52 //%
  53 // Author: Yuri.Kharlov@cern.ch
  54 // 15 April 2003
  55
  56 #include <TParticle.h>
  57 #include <TParticlePDG.h>
  58 #include <TDatabasePDG.h>
  59 #include "AliPythia.h"
  60 #include "AliRun.h"
  61 #include <AliGenTPHIC.h>
  62 #include <TPHICgen.h>
  63 #include <TPHICcommon.h>
  64
  65 ClassImp(AliGenTPHIC)
  66
  67 //------------------------------------------------------------
  68
  69 AliGenTPHIC::AliGenTPHIC()
  70 {
  71   // Constructor: create generator instance,
  72   // create particle array
  73   // Set TPHIC parameters to default values:
  74   // eta_b production in Ca-Ca collisions at 7 A*TeV
  75
  76   SetMC(new TPHICgen());
  77   fPythia = AliPythia::Instance();
  78   fParticles = new TClonesArray("TParticle",100);
  79
  80   SetProcess   ();
  81   SetBeamEnergy();
  82   SetBeamZ     ();
  83   SetBeamA     ();
  84   SetYggRange  ();
  85   SetMggRange  ();
  86   SetNgridY    ();
  87   SetNgridM    ();
  88   SetLumFunName();
  89   SetLumFunFlag();
  90   SetKfOnium   ();
  91 }
  92
  93 //____________________________________________________________
  94 AliGenTPHIC::AliGenTPHIC(const AliGenTPHIC & gen):
  95     AliGenMC(gen)
  96 {
  97   // copy constructor
  98   gen.Copy(*this);
  99 }
 100
 101 //____________________________________________________________
 102 AliGenTPHIC::~AliGenTPHIC()
 103 {
 104   // Destroys the object, deletes and disposes all TParticles currently on list.
 105   if (fParticles) {
 106     fParticles->Delete();
 107     delete fParticles;
 108     fParticles = 0;
 109   }
 110 }
 111
 112 //____________________________________________________________
 113 void AliGenTPHIC::Init()
 114 {
 115   // Initialize the generator TPHIC
 116
 117   fTPHICgen->Initialize();
 118   fEvent = 0;
 119 }
 120
 121 //____________________________________________________________
 122 void AliGenTPHIC::Generate()
 123 {
 124   // Generate one event of two-photon process.
 125   // Gaussian smearing on the vertex is done if selected.
 126   // All particles from the TPHIC/PYTHIA event listing
 127   // are stored in TreeK, and only final-state particles are tracked.
 128   // The event differectial cross section is assigned as a weight
 129   // to each track of the event.
 130
 131   Float_t polar[3]= {0,0,0};
 132   Float_t origin0[3],origin[3];
 133   Float_t p[3], tof;
 134   Double_t weight;
 135
 136   Int_t    ks,kf,iparent,nt, trackIt;
 137   Float_t  random[6];
 138   const Float_t kconv=0.001/2.999792458e8;
 139
 140   fTPHICgen->GenerateEvent();
 141   weight = GetXSectionCurrent();
 142   if (gAlice->GetEvNumber()>=fDebugEventFirst &&
 143       gAlice->GetEvNumber()<=fDebugEventLast) fPythia->Pylist(1);
 144   fPythia->ImportParticles(fParticles,"All");
 145
 146   if (fDebug == 1)
 147     Info("Generate()","one event is produced");
 148
 149   Int_t j;
 150   for (j=0;j<3;j++) origin[j]=fOrigin[j];
 151   if(fVertexSmear==kPerEvent) {
 152     Rndm(random,6);
 153     for (j=0;j<3;j++) {
 154       origin0[j]+=fOsigma[j]*TMath::Cos(2*random[2*j]*TMath::Pi())*
 155         TMath::Sqrt(-2*TMath::Log(random[2*j+1]));
 156     }
 157   }
 158
 159   Int_t ip;
 160   Int_t np = fParticles->GetEntriesFast();
 161   TParticle *iparticle;
 162 //   Int_t* pParent   = new Int_t[np];
 163   for (ip=0; ip<np; ip++) {
 164     iparticle = (TParticle *) fParticles->At(ip);
 165     ks = iparticle->GetStatusCode();
 166 //     // No initial state partons
 167 //     if (ks==21) continue;
 168     p[0] = iparticle->Px();
 169     p[1] = iparticle->Py();
 170     p[2] = iparticle->Pz();
 171     origin[0] = origin0[0]+iparticle->Vx()/10.;
 172     origin[1] = origin0[1]+iparticle->Vy()/10.;
 173     origin[2] = origin0[2]+iparticle->Vz()/10.;
 174     kf = CheckPDGCode(iparticle->GetPdgCode());
 175     iparent = -1;
 176     tof     = kconv*iparticle->T();
 177     if (ks == 1) trackIt = 1;
 178     else         trackIt = 0;
 179     PushTrack(fTrackIt*trackIt,iparent,kf,p,origin,polar,tof,kPPrimary,nt,weight,ks);
 180     KeepTrack(nt);
 181
 182     if (fDebug == 2)
 183       printf("id=%+4d, parent=%3d, ks=%d, p = (%+11.4e,%+11.4e,%+11.4e) GeV\n",
 184              kf,iparent,fTrackIt*trackIt,p[0],p[1],p[2]);
 185   }
 186   fEvent++;
 187   fTPHICgen->SetNEVENT(fEvent);
 188   if (fDebug == 1 && fEvent%100 == 0) {
 189     Info("Generate","Event %d\n",fEvent);
 190     fTPHICgen->Finish();
 191   }
 192 }
 193
 194 //____________________________________________________________
 195 void AliGenTPHIC::SetEventListRange(Int_t eventFirst, Int_t eventLast)
 196 {
 197   // Set a range of event numbers, for which a table
 198   // of generated particle will be printed
 199   fDebugEventFirst = eventFirst;
 200   fDebugEventLast  = eventLast;
 201   if (fDebugEventLast==-1) fDebugEventLast=fDebugEventFirst;
 202 }
 203
 204 //____________________________________________________________
 205 void AliGenTPHIC::SetProcess       (Int_t   proc  )
 206 {
 207   // Set process number:
 208   // proc=1 - gamma gamma -> X
 209   // proc=2 - gamma gamma -> quarkonium
 210   // proc=3 - gamma gamma -> fermion+ fermion-
 211   // proc=4 - gamma gamma -> W+ W-
 212   // proc=5 - not implemented
 213   // proc=6 - gamma gamma -> V1 V2 (vector meson pair)
 214
 215   fTPHICgen->SetIPROC(proc);
 216 }
 217 //____________________________________________________________
 218   void AliGenTPHIC::SetBeamEnergy  (Float_t energy)
 219 {
 220   // Set energy of the beam ion per nucleon in GeV
 221   fTPHICgen->SetEBMN(energy);
 222 }
 223 //____________________________________________________________
 224   void AliGenTPHIC::SetBeamZ       (Int_t   z     )
 225 {
 226   // Set beam ion charge
 227   fTPHICgen->SetIZ(z);
 228 }
 229 //____________________________________________________________
 230   void AliGenTPHIC::SetBeamA       (Int_t   a     )
 231 {
 232   // Set beam ion atomic number
 233   fTPHICgen->SetIA(a);
 234 }
 235 //____________________________________________________________
 236   void AliGenTPHIC::SetYggRange    (Float_t ymin, Float_t ymax)
 237 {
 238   // Set rapidity range of 2-photon system for the
 239   // luminosity function calculation
 240   fTPHICgen->SetYMIN(ymin);
 241   fTPHICgen->SetYMAX(ymax);
 242 }
 243 //____________________________________________________________
 244   void AliGenTPHIC::SetMggRange    (Float_t mmin, Float_t mmax)
 245 {
 246   // Set invariant mass range of 2-photon system for the
 247   // luminosity function calculation
 248   fTPHICgen->SetAMIN(mmin);
 249   fTPHICgen->SetAMAX(mmax);
 250 }
 251 //____________________________________________________________
 252   void AliGenTPHIC::SetNgridY      (Int_t   ny    )
 253 {
 254   // Set number of nodes on the grid along the rapidity axis
 255   // to calculate the 2-photon luminosity function
 256   fTPHICgen->SetNY(ny);
 257 }
 258 //____________________________________________________________
 259   void AliGenTPHIC::SetNgridM      (Int_t   nm    )
 260 {
 261   // Set number of nodes on the grid along the mass axis
 262   // to calculate the 2-photon luminosity function
 263   fTPHICgen->SetNMAS(nm);
 264 }
 265 //____________________________________________________________
 266   void AliGenTPHIC::SetLumFunName  (TString name  )
 267 {
 268   // Set filename to store the 2-photon luminosity
 269   // function calculated on the grid
 270   fTPHICgen->SetLUMFIL(name);
 271 }
 272 //____________________________________________________________
 273   void AliGenTPHIC::SetLumFunFlag  (Int_t   flag  )
 274 {
 275   // Set flag to calculate the 2-photon luminosity function:
 276   // flag=-1 if a new lumimosity function to be calculated
 277   //         and stored in a file
 278   // flag=+1 if a previously calculated function to be read
 279   //         from a file
 280   fTPHICgen->SetILUMF(flag);
 281 }
 282 //____________________________________________________________
 283   void AliGenTPHIC::SetKfFermion   (Int_t   kf    )
 284 {
 285   // Set a PDG flavour code of a fermion for the process 3,
 286   // gamma gamma -> fermion+ fermion-
 287   fTPHICgen->SetKFERM(kf);
 288 }
 289 //____________________________________________________________
 290   void AliGenTPHIC::SetKfOnium    (Int_t   kf    )
 291 {
 292   // Set a PDG flavour code of a quarkonium for the process 2,
 293   // gamma gamma -> quarkonium
 294   fTPHICgen->SetKFONIUM(kf);
 295 }
 296 //____________________________________________________________
 297   void AliGenTPHIC::SetMassOnium   (Float_t mass  )
 298 {
 299   // Set a quarkonium mass [GeV] for the process 2 if it
 300   // differes from the Pythia's particle table.
 301   // For the well-known quarkonia no need to set this mass
 302   // because it will be taken from the Pythia table
 303   fTPHICgen->SetXMRES(mass);
 304 }
 305 //____________________________________________________________
 306   void AliGenTPHIC::SetGGwidthOnium(Float_t width )
 307 {
 308   // Set 2-photon partial width [GeV] of the quarkonium for
 309   // the process 2 if it differes fromthe Pythia's particle table.
 310   // For the well-known quarkonia no need to set this width
 311   // because it will be taken from the Pythia table
 312   fTPHICgen->SetXGGRES(width);
 313 }
 314 //____________________________________________________________
 315   void AliGenTPHIC::SetKfVmesons   (Int_t kf1, Int_t kf2)
 316 {
 317   // Set PDG flavour codes of the two vector vesons
 318   // for the process 2:  gamma gamma -> V1 V2
 319   // So far this processes is implemented for the following
 320   // mesons and their combinations only:
 321   // pho0 (113), omega (223), phi (333), J/psi (443)
 322   fTPHICgen->SetKV1(kf1);
 323   fTPHICgen->SetKV2(kf2);
 324 }
 325 //____________________________________________________________
 326   Float_t AliGenTPHIC::GetGGmass    ()
 327 {
 328   // Get invariant mass of generated 2-photon system
 329   return fTPHICgen->GetWSQ();
 330 }
 331 //____________________________________________________________
 332   Float_t AliGenTPHIC::GetGGrapidity()
 333 {
 334   // Get rapidity of generated 2-photon system
 335   return fTPHICgen->GetYGG();
 336 }
 337 //____________________________________________________________
 338   Float_t AliGenTPHIC::GetG1mass    ()
 339 {
 340   // Get a mass of the first virtual photon of
 341   // the 2-photon process (-sqrt(q1^2)).
 342   return fTPHICgen->GetXMG1();
 343 }
 344 //____________________________________________________________
 345   Float_t AliGenTPHIC::GetG2mass    ()
 346 {
 347   // Get a mass of the second virtual photon of
 348   // the 2-photon process (-sqrt(q2^2)).
 349   return fTPHICgen->GetXMG2();
 350 }
 351 //____________________________________________________________
 352   TClonesArray*  AliGenTPHIC::GetParticleList ()
 353 {
 354   // Get array of particles of the event listing
 355   return fParticles;
 356 }
 357 //____________________________________________________________
 358   TLorentzVector AliGenTPHIC::MomentumRecNucl1()
 359 {
 360   // Get 4-momentum of the first recoil nucleus after
 361   // the 2-photon process.
 362   return TLorentzVector(fTPHICgen->GetPTAG1(1),
 363                         fTPHICgen->GetPTAG1(2),
 364                         fTPHICgen->GetPTAG1(3),
 365                         fTPHICgen->GetPTAG1(4));
 366 }
 367 //____________________________________________________________
 368   TLorentzVector AliGenTPHIC::MomentumRecNucl2()
 369 {
 370   // Get 4-momentum of the first recoil nucleus after
 371   // the 2-photon process.
 372   return TLorentzVector(fTPHICgen->GetPTAG2(1),
 373                         fTPHICgen->GetPTAG2(2),
 374                         fTPHICgen->GetPTAG2(3),
 375                         fTPHICgen->GetPTAG2(4));
 376 }
 377 //____________________________________________________________
 378   Float_t AliGenTPHIC::GetXSectionCurrent()
 379 {
 380   // Get the cross section of the produced event for the
 381   // Monte Carlo integral cross section calculation
 382   return fTPHICgen->GetXSCUR();
 383 }
 384 //____________________________________________________________
 385   Float_t AliGenTPHIC::GetXSection       ()
 386 {
 387   // Get the integral cross section of the process
 388   // calculated so far
 389   return fTPHICgen->GetXSTOT();
 390 }
 391 //____________________________________________________________
 392   Float_t AliGenTPHIC::GetXSectionError  ()
 393 {
 394   // Get the error of the integral cross section of the process
 395   // calculated so far
 396   return fTPHICgen->GetXSTOTE();
 397 }
 398
 399 void AliGenTPHIC::Copy(TObject&) const
 400 {
 401     //
 402     // Copy
 403     //
 404     Fatal("Copy","Not implemented!\n");
 405 }
 406