cover case for AOD analysis
[u/mrichter/AliRoot.git] / TPHIC / AliGenTPHIC.cxx
1 /**************************************************************************
2  * Copyright(c) 1998-2003, 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
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],origin[3];
135   Float_t p[3], tof;
136   Double_t weight;
137
138   Int_t    ks,kf,iparent,nt, trackIt;
139   Float_t  random[6];
140   const Float_t kconv=0.001/2.999792458e8;
141
142   fTPHICgen->GenerateEvent();
143   weight = GetXSectionCurrent();
144   if (gAlice->GetEvNumber()>=fDebugEventFirst &&
145       gAlice->GetEvNumber()<=fDebugEventLast) fPythia->Pylist(1);
146   fPythia->ImportParticles(fParticles,"All");
147
148   if (fDebug == 1)
149     Info("Generate()","one event is produced");
150
151   Int_t j;
152   for (j=0;j<3;j++) origin[j]=fOrigin[j];
153   if(fVertexSmear==kPerEvent) {
154     Rndm(random,6);
155     for (j=0;j<3;j++) {
156       origin0[j]+=fOsigma[j]*TMath::Cos(2*random[2*j]*TMath::Pi())*
157         TMath::Sqrt(-2*TMath::Log(random[2*j+1]));
158     }
159   }
160
161   Int_t ip;
162   Int_t np = fParticles->GetEntriesFast();
163   TParticle *iparticle;
164 //   Int_t* pParent   = new Int_t[np];
165   for (ip=0; ip<np; ip++) {
166     iparticle = (TParticle *) fParticles->At(ip);
167     ks = iparticle->GetStatusCode();
168 //     // No initial state partons
169 //     if (ks==21) continue;
170     p[0] = iparticle->Px();
171     p[1] = iparticle->Py();
172     p[2] = iparticle->Pz();
173     origin[0] = origin0[0]+iparticle->Vx()/10.;
174     origin[1] = origin0[1]+iparticle->Vy()/10.;
175     origin[2] = origin0[2]+iparticle->Vz()/10.;
176     kf = CheckPDGCode(iparticle->GetPdgCode());
177     iparent = -1;
178     tof     = kconv*iparticle->T();
179     if (ks == 1) trackIt = 1;
180     else         trackIt = 0;
181     PushTrack(fTrackIt*trackIt,iparent,kf,p,origin,polar,tof,kPPrimary,nt,weight,ks);
182     KeepTrack(nt); 
183
184     if (fDebug == 2)
185       printf("id=%+4d, parent=%3d, ks=%d, p = (%+11.4e,%+11.4e,%+11.4e) GeV\n",
186              kf,iparent,fTrackIt*trackIt,p[0],p[1],p[2]);
187   }
188   fEvent++;
189   fTPHICgen->SetNEVENT(fEvent);
190   if (fDebug == 1 && fEvent%100 == 0) {
191     Info("Generate","Event %d\n",fEvent);
192     fTPHICgen->Finish();
193   }
194 }
195
196 //____________________________________________________________
197 void AliGenTPHIC::SetEventListRange(Int_t eventFirst, Int_t eventLast)
198 {
199   // Set a range of event numbers, for which a table
200   // of generated particle will be printed
201   fDebugEventFirst = eventFirst;
202   fDebugEventLast  = eventLast;
203   if (fDebugEventLast==-1) fDebugEventLast=fDebugEventFirst;
204 }
205
206 //____________________________________________________________
207 void AliGenTPHIC::SetProcess       (Int_t   proc  )
208 {
209   // Set process number:
210   // proc=1 - gamma gamma -> X
211   // proc=2 - gamma gamma -> quarkonium
212   // proc=3 - gamma gamma -> fermion+ fermion-
213   // proc=4 - gamma gamma -> W+ W-
214   // proc=5 - not implemented
215   // proc=6 - gamma gamma -> V1 V2 (vector meson pair)
216
217   fTPHICgen->SetIPROC(proc);
218 }
219 //____________________________________________________________
220   void AliGenTPHIC::SetBeamEnergy  (Float_t energy)
221 {
222   // Set energy of the beam ion per nucleon in GeV
223   fTPHICgen->SetEBMN(energy);
224 }
225 //____________________________________________________________
226   void AliGenTPHIC::SetBeamZ       (Int_t   z     )
227 {
228   // Set beam ion charge
229   fTPHICgen->SetIZ(z);
230 }
231 //____________________________________________________________
232   void AliGenTPHIC::SetBeamA       (Int_t   a     )
233 {
234   // Set beam ion atomic number
235   fTPHICgen->SetIA(a);
236 }
237 //____________________________________________________________
238   void AliGenTPHIC::SetYggRange    (Float_t ymin, Float_t ymax)
239 {
240   // Set rapidity range of 2-photon system for the
241   // luminosity function calculation
242   fTPHICgen->SetYMIN(ymin);
243   fTPHICgen->SetYMAX(ymax);
244 }
245 //____________________________________________________________
246   void AliGenTPHIC::SetMggRange    (Float_t mmin, Float_t mmax)
247 {
248   // Set invariant mass range of 2-photon system for the
249   // luminosity function calculation
250   fTPHICgen->SetAMIN(mmin);
251   fTPHICgen->SetAMAX(mmax);
252 }
253 //____________________________________________________________
254   void AliGenTPHIC::SetNgridY      (Int_t   ny    )
255 {
256   // Set number of nodes on the grid along the rapidity axis
257   // to calculate the 2-photon luminosity function
258   fTPHICgen->SetNY(ny);
259 }
260 //____________________________________________________________
261   void AliGenTPHIC::SetNgridM      (Int_t   nm    )
262 {
263   // Set number of nodes on the grid along the mass axis
264   // to calculate the 2-photon luminosity function
265   fTPHICgen->SetNMAS(nm);
266 }
267 //____________________________________________________________
268   void AliGenTPHIC::SetLumFunName  (TString name  )
269 {
270   // Set filename to store the 2-photon luminosity
271   // function calculated on the grid
272   fTPHICgen->SetLUMFIL(name);
273 }
274 //____________________________________________________________
275   void AliGenTPHIC::SetLumFunFlag  (Int_t   flag  )
276 {
277   // Set flag to calculate the 2-photon luminosity function:
278   // flag=-1 if a new lumimosity function to be calculated
279   //         and stored in a file
280   // flag=+1 if a previously calculated function to be read
281   //         from a file
282   fTPHICgen->SetILUMF(flag);
283 }
284 //____________________________________________________________
285   void AliGenTPHIC::SetKfFermion   (Int_t   kf    )
286 {
287   // Set a PDG flavour code of a fermion for the process 3,
288   // gamma gamma -> fermion+ fermion-
289   fTPHICgen->SetKFERM(kf);
290 }
291 //____________________________________________________________
292   void AliGenTPHIC::SetKfOnium    (Int_t   kf    )
293 {
294   // Set a PDG flavour code of a quarkonium for the process 2,
295   // gamma gamma -> quarkonium
296   fTPHICgen->SetKFONIUM(kf);
297 }
298 //____________________________________________________________
299   void AliGenTPHIC::SetMassOnium   (Float_t mass  )
300 {
301   // Set a quarkonium mass [GeV] for the process 2 if it
302   // differes from the Pythia's particle table.
303   // For the well-known quarkonia no need to set this mass
304   // because it will be taken from the Pythia table
305   fTPHICgen->SetXMRES(mass);
306 }
307 //____________________________________________________________
308   void AliGenTPHIC::SetGGwidthOnium(Float_t width )
309 {
310   // Set 2-photon partial width [GeV] of the quarkonium for
311   // the process 2 if it differes fromthe Pythia's particle table.
312   // For the well-known quarkonia no need to set this width
313   // because it will be taken from the Pythia table
314   fTPHICgen->SetXGGRES(width);
315 }
316 //____________________________________________________________
317   void AliGenTPHIC::SetKfVmesons   (Int_t kf1, Int_t kf2)
318 {
319   // Set PDG flavour codes of the two vector vesons
320   // for the process 2:  gamma gamma -> V1 V2
321   // So far this processes is implemented for the following
322   // mesons and their combinations only:
323   // pho0 (113), omega (223), phi (333), J/psi (443)
324   fTPHICgen->SetKV1(kf1);
325   fTPHICgen->SetKV2(kf2);
326 }
327 //____________________________________________________________
328   Float_t AliGenTPHIC::GetGGmass    ()
329 {
330   // Get invariant mass of generated 2-photon system
331   return fTPHICgen->GetWSQ();
332 }
333 //____________________________________________________________
334   Float_t AliGenTPHIC::GetGGrapidity()
335 {
336   // Get rapidity of generated 2-photon system
337   return fTPHICgen->GetYGG();
338 }
339 //____________________________________________________________
340   Float_t AliGenTPHIC::GetG1mass    ()
341 {
342   // Get a mass of the first virtual photon of
343   // the 2-photon process (-sqrt(q1^2)).
344   return fTPHICgen->GetXMG1();
345 }
346 //____________________________________________________________
347   Float_t AliGenTPHIC::GetG2mass    ()
348 {
349   // Get a mass of the second virtual photon of
350   // the 2-photon process (-sqrt(q2^2)).
351   return fTPHICgen->GetXMG2();
352 }
353 //____________________________________________________________
354   TClonesArray*  AliGenTPHIC::GetParticleList ()
355 {
356   // Get array of particles of the event listing
357   return fParticles;
358 }
359 //____________________________________________________________
360   TLorentzVector AliGenTPHIC::MomentumRecNucl1()
361 {
362   // Get 4-momentum of the first recoil nucleus after
363   // the 2-photon process.
364   return TLorentzVector(fTPHICgen->GetPTAG1(1),
365                         fTPHICgen->GetPTAG1(2),
366                         fTPHICgen->GetPTAG1(3),
367                         fTPHICgen->GetPTAG1(4));
368 }
369 //____________________________________________________________
370   TLorentzVector AliGenTPHIC::MomentumRecNucl2()
371 {
372   // Get 4-momentum of the first recoil nucleus after
373   // the 2-photon process.
374   return TLorentzVector(fTPHICgen->GetPTAG2(1),
375                         fTPHICgen->GetPTAG2(2),
376                         fTPHICgen->GetPTAG2(3),
377                         fTPHICgen->GetPTAG2(4));
378 }
379 //____________________________________________________________
380   Float_t AliGenTPHIC::GetXSectionCurrent()
381 {
382   // Get the cross section of the produced event for the
383   // Monte Carlo integral cross section calculation
384   return fTPHICgen->GetXSCUR();
385 }
386 //____________________________________________________________
387   Float_t AliGenTPHIC::GetXSection       ()
388 {
389   // Get the integral cross section of the process
390   // calculated so far
391   return fTPHICgen->GetXSTOT();
392 }
393 //____________________________________________________________
394   Float_t AliGenTPHIC::GetXSectionError  ()
395 {
396   // Get the error of the integral cross section of the process
397   // calculated so far
398   return fTPHICgen->GetXSTOTE();
399 }