TPHIC/AliGenTPHIC.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
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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],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 }