TPHIC/AliGenTPHIC.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
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  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
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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 <TClonesArray.h>
  60
  61 #include "AliPythia.h"
  62 #include "AliRun.h"
  63 #include <AliGenTPHIC.h>
  64 #include <TPHICgen.h>
  65 #include <TPHICcommon.h>
  66
  67 ClassImp(AliGenTPHIC)
  68
  69 //------------------------------------------------------------
  70
  71 AliGenTPHIC::AliGenTPHIC() :
  72   AliGenMC(),
  73   fTPHICgen(0x0),
  74   fPythia(0x0),
  75   fParticles(0x0),
  76   fEvent(-1),
  77   fDebug(0),
  78   fDebugEventFirst(-1),
  79   fDebugEventLast(-1)
  80 {
  81   // Constructor: create generator instance,
  82   // create particle array
  83   // Set TPHIC parameters to default values:
  84   // eta_b production in Ca-Ca collisions at 7 A*TeV
  85
  86   SetMC(new TPHICgen());
  87   fPythia = AliPythia::Instance();
  88   fParticles = new TClonesArray("TParticle",100);
  89
  90   SetProcess   ();
  91   SetBeamEnergy();
  92   SetBeamZ     ();
  93   SetBeamA     ();
  94   SetYggRange  ();
  95   SetMggRange  ();
  96   SetNgridY    ();
  97   SetNgridM    ();
  98   SetLumFunName();
  99   SetLumFunFlag();
 100   SetKfOnium   ();
 101 }
 102
 103 //____________________________________________________________
 104 AliGenTPHIC::~AliGenTPHIC()
 105 {
 106   // Destroys the object, deletes and disposes all TParticles currently on list.
 107   if (fParticles) {
 108     fParticles->Delete();
 109     delete fParticles;
 110     fParticles = 0;
 111   }
 112 }
 113
 114 //____________________________________________________________
 115 void AliGenTPHIC::Init()
 116 {
 117   // Initialize the generator TPHIC
 118
 119   fTPHICgen->Initialize();
 120   fEvent = 0;
 121 }
 122
 123 //____________________________________________________________
 124 void AliGenTPHIC::Generate()
 125 {
 126   // Generate one event of two-photon process.
 127   // Gaussian smearing on the vertex is done if selected.
 128   // All particles from the TPHIC/PYTHIA event listing
 129   // are stored in TreeK, and only final-state particles are tracked.
 130   // The event differectial cross section is assigned as a weight
 131   // to each track of the event.
 132
 133   Float_t polar[3]   = {0,0,0};
 134   Float_t origin0[3] = {0,0,0};
 135   Float_t time0 = 0.;
 136   Float_t origin[3]  = {0,0,0};
 137   Float_t p[3], tof;
 138   Double_t weight;
 139
 140   Int_t    ks,kf,iparent,nt, trackIt;
 141   Float_t  random[6];
 142   const Float_t kconv=0.001/2.999792458e8;
 143
 144   fTPHICgen->GenerateEvent();
 145   weight = GetXSectionCurrent();
 146   if (gAlice->GetEvNumber()>=fDebugEventFirst &&
 147       gAlice->GetEvNumber()<=fDebugEventLast) fPythia->Pylist(1);
 148   fPythia->ImportParticles(fParticles,"All");
 149
 150   if (fDebug == 1)
 151     Info("Generate()","one event is produced");
 152
 153   Int_t j;
 154   for (j=0;j<3;j++) origin0[j]=fOrigin[j];
 155   time0 = fTimeOrigin;
 156   if(fVertexSmear==kPerEvent) {
 157     Rndm(random,6);
 158     for (j=0;j<3;j++) {
 159       origin0[j]+=fOsigma[j]*TMath::Cos(2*random[2*j]*TMath::Pi())*
 160         TMath::Sqrt(-2*TMath::Log(random[2*j+1]));
 161     }
 162     Rndm(random,2);
 163     time0 += fOsigma[2]/TMath::Ccgs()*
 164       TMath::Cos(2*random[0]*TMath::Pi())*
 165       TMath::Sqrt(-2*TMath::Log(random[1]));
 166   }
 167
 168   Int_t ip;
 169   Int_t np = fParticles->GetEntriesFast();
 170   TParticle *iparticle;
 171 //   Int_t* pParent   = new Int_t[np];
 172   for (ip=0; ip<np; ip++) {
 173     iparticle = (TParticle *) fParticles->At(ip);
 174     ks = iparticle->GetStatusCode();
 175 //     // No initial state partons
 176 //     if (ks==21) continue;
 177     p[0] = iparticle->Px();
 178     p[1] = iparticle->Py();
 179     p[2] = iparticle->Pz();
 180     origin[0] = origin0[0]+iparticle->Vx()/10.;
 181     origin[1] = origin0[1]+iparticle->Vy()/10.;
 182     origin[2] = origin0[2]+iparticle->Vz()/10.;
 183     kf = CheckPDGCode(iparticle->GetPdgCode());
 184     iparent = -1;
 185     tof     = time0 + kconv*iparticle->T();
 186     if (ks == 1) trackIt = 1;
 187     else         trackIt = 0;
 188     PushTrack(fTrackIt*trackIt,iparent,kf,p,origin,polar,tof,kPPrimary,nt,weight,ks);
 189     KeepTrack(nt);
 190
 191     if (fDebug == 2)
 192       printf("id=%+4d, parent=%3d, ks=%d, p = (%+11.4e,%+11.4e,%+11.4e) GeV\n",
 193              kf,iparent,fTrackIt*trackIt,p[0],p[1],p[2]);
 194   }
 195   fEvent++;
 196   fTPHICgen->SetNEVENT(fEvent);
 197   if (fDebug == 1 && fEvent%100 == 0) {
 198     Info("Generate","Event %d\n",fEvent);
 199     fTPHICgen->Finish();
 200   }
 201 }
 202
 203 //____________________________________________________________
 204 void AliGenTPHIC::SetEventListRange(Int_t eventFirst, Int_t eventLast)
 205 {
 206   // Set a range of event numbers, for which a table
 207   // of generated particle will be printed
 208   fDebugEventFirst = eventFirst;
 209   fDebugEventLast  = eventLast;
 210   if (fDebugEventLast==-1) fDebugEventLast=fDebugEventFirst;
 211 }
 212
 213 //____________________________________________________________
 214 void AliGenTPHIC::SetProcess       (Int_t   proc  )
 215 {
 216   // Set process number:
 217   // proc=1 - gamma gamma -> X
 218   // proc=2 - gamma gamma -> quarkonium
 219   // proc=3 - gamma gamma -> fermion+ fermion-
 220   // proc=4 - gamma gamma -> W+ W-
 221   // proc=5 - not implemented
 222   // proc=6 - gamma gamma -> V1 V2 (vector meson pair)
 223
 224   fTPHICgen->SetIPROC(proc);
 225 }
 226 //____________________________________________________________
 227   void AliGenTPHIC::SetBeamEnergy  (Float_t energy)
 228 {
 229   // Set energy of the beam ion per nucleon in GeV
 230   fTPHICgen->SetEBMN(energy);
 231 }
 232 //____________________________________________________________
 233   void AliGenTPHIC::SetBeamZ       (Int_t   z     )
 234 {
 235   // Set beam ion charge
 236   fTPHICgen->SetIZ(z);
 237 }
 238 //____________________________________________________________
 239   void AliGenTPHIC::SetBeamA       (Int_t   a     )
 240 {
 241   // Set beam ion atomic number
 242   fTPHICgen->SetIA(a);
 243 }
 244 //____________________________________________________________
 245   void AliGenTPHIC::SetYggRange    (Float_t ymin, Float_t ymax)
 246 {
 247   // Set rapidity range of 2-photon system for the
 248   // luminosity function calculation
 249   fTPHICgen->SetYMIN(ymin);
 250   fTPHICgen->SetYMAX(ymax);
 251 }
 252 //____________________________________________________________
 253   void AliGenTPHIC::SetMggRange    (Float_t mmin, Float_t mmax)
 254 {
 255   // Set invariant mass range of 2-photon system for the
 256   // luminosity function calculation
 257   fTPHICgen->SetAMIN(mmin);
 258   fTPHICgen->SetAMAX(mmax);
 259 }
 260 //____________________________________________________________
 261   void AliGenTPHIC::SetNgridY      (Int_t   ny    )
 262 {
 263   // Set number of nodes on the grid along the rapidity axis
 264   // to calculate the 2-photon luminosity function
 265   fTPHICgen->SetNY(ny);
 266 }
 267 //____________________________________________________________
 268   void AliGenTPHIC::SetNgridM      (Int_t   nm    )
 269 {
 270   // Set number of nodes on the grid along the mass axis
 271   // to calculate the 2-photon luminosity function
 272   fTPHICgen->SetNMAS(nm);
 273 }
 274 //____________________________________________________________
 275   void AliGenTPHIC::SetLumFunName  (TString name  )
 276 {
 277   // Set filename to store the 2-photon luminosity
 278   // function calculated on the grid
 279   fTPHICgen->SetLUMFIL(name);
 280 }
 281 //____________________________________________________________
 282   void AliGenTPHIC::SetLumFunFlag  (Int_t   flag  )
 283 {
 284   // Set flag to calculate the 2-photon luminosity function:
 285   // flag=-1 if a new lumimosity function to be calculated
 286   //         and stored in a file
 287   // flag=+1 if a previously calculated function to be read
 288   //         from a file
 289   fTPHICgen->SetILUMF(flag);
 290 }
 291 //____________________________________________________________
 292   void AliGenTPHIC::SetKfFermion   (Int_t   kf    )
 293 {
 294   // Set a PDG flavour code of a fermion for the process 3,
 295   // gamma gamma -> fermion+ fermion-
 296   fTPHICgen->SetKFERM(kf);
 297 }
 298 //____________________________________________________________
 299   void AliGenTPHIC::SetKfOnium    (Int_t   kf    )
 300 {
 301   // Set a PDG flavour code of a quarkonium for the process 2,
 302   // gamma gamma -> quarkonium
 303   fTPHICgen->SetKFONIUM(kf);
 304 }
 305 //____________________________________________________________
 306   void AliGenTPHIC::SetMassOnium   (Float_t mass  )
 307 {
 308   // Set a quarkonium mass [GeV] for the process 2 if it
 309   // differes from the Pythia's particle table.
 310   // For the well-known quarkonia no need to set this mass
 311   // because it will be taken from the Pythia table
 312   fTPHICgen->SetXMRES(mass);
 313 }
 314 //____________________________________________________________
 315   void AliGenTPHIC::SetGGwidthOnium(Float_t width )
 316 {
 317   // Set 2-photon partial width [GeV] of the quarkonium for
 318   // the process 2 if it differes fromthe Pythia's particle table.
 319   // For the well-known quarkonia no need to set this width
 320   // because it will be taken from the Pythia table
 321   fTPHICgen->SetXGGRES(width);
 322 }
 323 //____________________________________________________________
 324   void AliGenTPHIC::SetKfVmesons   (Int_t kf1, Int_t kf2)
 325 {
 326   // Set PDG flavour codes of the two vector vesons
 327   // for the process 2:  gamma gamma -> V1 V2
 328   // So far this processes is implemented for the following
 329   // mesons and their combinations only:
 330   // pho0 (113), omega (223), phi (333), J/psi (443)
 331   fTPHICgen->SetKV1(kf1);
 332   fTPHICgen->SetKV2(kf2);
 333 }
 334 //____________________________________________________________
 335   Float_t AliGenTPHIC::GetGGmass    ()
 336 {
 337   // Get invariant mass of generated 2-photon system
 338   return fTPHICgen->GetWSQ();
 339 }
 340 //____________________________________________________________
 341   Float_t AliGenTPHIC::GetGGrapidity()
 342 {
 343   // Get rapidity of generated 2-photon system
 344   return fTPHICgen->GetYGG();
 345 }
 346 //____________________________________________________________
 347   Float_t AliGenTPHIC::GetG1mass    ()
 348 {
 349   // Get a mass of the first virtual photon of
 350   // the 2-photon process (-sqrt(q1^2)).
 351   return fTPHICgen->GetXMG1();
 352 }
 353 //____________________________________________________________
 354   Float_t AliGenTPHIC::GetG2mass    ()
 355 {
 356   // Get a mass of the second virtual photon of
 357   // the 2-photon process (-sqrt(q2^2)).
 358   return fTPHICgen->GetXMG2();
 359 }
 360 //____________________________________________________________
 361   TClonesArray*  AliGenTPHIC::GetParticleList ()
 362 {
 363   // Get array of particles of the event listing
 364   return fParticles;
 365 }
 366 //____________________________________________________________
 367   TLorentzVector AliGenTPHIC::MomentumRecNucl1()
 368 {
 369   // Get 4-momentum of the first recoil nucleus after
 370   // the 2-photon process.
 371   return TLorentzVector(fTPHICgen->GetPTAG1(0),
 372                         fTPHICgen->GetPTAG1(1),
 373                         fTPHICgen->GetPTAG1(2),
 374                         fTPHICgen->GetPTAG1(3));
 375 }
 376 //____________________________________________________________
 377   TLorentzVector AliGenTPHIC::MomentumRecNucl2()
 378 {
 379   // Get 4-momentum of the first recoil nucleus after
 380   // the 2-photon process.
 381   return TLorentzVector(fTPHICgen->GetPTAG2(0),
 382                         fTPHICgen->GetPTAG2(1),
 383                         fTPHICgen->GetPTAG2(2),
 384                         fTPHICgen->GetPTAG2(3));
 385 }
 386 //____________________________________________________________
 387   Float_t AliGenTPHIC::GetXSectionCurrent()
 388 {
 389   // Get the cross section of the produced event for the
 390   // Monte Carlo integral cross section calculation
 391   return fTPHICgen->GetXSCUR();
 392 }
 393 //____________________________________________________________
 394   Float_t AliGenTPHIC::GetXSection       ()
 395 {
 396   // Get the integral cross section of the process
 397   // calculated so far
 398   return fTPHICgen->GetXSTOT();
 399 }
 400 //____________________________________________________________
 401   Float_t AliGenTPHIC::GetXSectionError  ()
 402 {
 403   // Get the error of the integral cross section of the process
 404   // calculated so far
 405   return fTPHICgen->GetXSTOTE();
 406 }