Adding includes required by ROOT
[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 {
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 }