TPHIC/AliGenTPHIC.cxx

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