Removal of useless dependecies via forward declarations
[u/mrichter/AliRoot.git] / ZDC / AliGenZDC.cxx
1 /**************************************************************************
2  * Copyright(c) 1998-1999, 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 $Log$
18 Revision 1.2  2000/07/11 11:12:34  fca
19 Some syntax corrections for non standard HP aCC
20
21 Revision 1.1  2000/07/10 13:58:01  fca
22 New version of ZDC from E.Scomparin & C.Oppedisano
23
24 Revision 1.7  2000/01/19 17:17:40  fca
25
26 Revision 1.6  1999/09/29 09:24:35  fca
27 Introduction of the Copyright and cvs Log
28
29 */
30 #include <assert.h>
31
32 #include <TRandom.h>
33 #include <TLorentzVector.h>
34 #include <TVector3.h>
35 #include "TDatabasePDG.h"
36
37 #include "AliGenZDC.h"
38 #include "AliConst.h"
39 #include "AliPDG.h"
40 #include "AliRun.h"
41  
42 ClassImp(AliGenZDC)
43  
44 //_____________________________________________________________________________
45 AliGenZDC::AliGenZDC()
46    :AliGenerator()
47 {
48   //
49   // Default constructor
50   //
51   fIpart = 0;
52 }
53
54 //_____________________________________________________________________________
55 AliGenZDC::AliGenZDC(Int_t npart)
56    :AliGenerator(npart)
57 {
58   //
59   // Standard constructor
60   //
61   fName = "AliGenZDC";
62   fTitle = "Generation of Test Particles for ZDCs";
63   fIpart = kNeutron;
64   fCosx  = 0.;
65   fCosy  = 0.;
66   fCosz  = 1.;
67   fPseudoRapidity = 0.;
68   fFermiflag = 1;
69   // LHC values for beam divergence and crossing angle
70   fBeamDiv = 0.000032;
71   fBeamCrossAngle = 0.0001;
72   fBeamCrossPlane = 2;
73 }
74
75 //_____________________________________________________________________________
76 void AliGenZDC::Init()
77 {
78   printf("              Initializing AliGenZDC\n");
79   printf("      Fermi flag = %d, Beam Divergence = %f, Crossing Angle "
80          "= %f, Crossing Plane = %d\n\n", fFermiflag, fBeamDiv, fBeamCrossAngle,
81          fBeamCrossPlane);
82   //Initialize Fermi momentum distributions for Pb-Pb
83   FermiTwoGaussian(207.,82.,fPp,fProbintp,fProbintn);
84 }  
85   
86 //_____________________________________________________________________________
87 void AliGenZDC::Generate()
88 {
89   //
90   // Generate one trigger (n or p)
91   //
92   Int_t i;
93
94   Double_t mass, pLab[3], balp0, balp[3], ddp[3], dddp0, dddp[3];
95   Float_t ptot = fPMin;
96   Int_t nt;
97   
98   if(fPseudoRapidity==0.){
99     pLab[0] = ptot*fCosx;
100     pLab[1] = ptot*fCosy;
101     pLab[2] = ptot*fCosz;
102   }
103   else{
104     Float_t scang = 2*TMath::ATan(TMath::Exp(-(fPseudoRapidity)));
105     pLab[0] = -ptot*TMath::Sin(scang);
106     pLab[1] = 0.;
107     pLab[2] = ptot*TMath::Cos(scang);
108   }
109   for(i=0; i<=2; i++){
110      fP[i] = pLab[i];
111   }
112   
113   // Beam divergence and crossing angle
114   if(fBeamDiv!=0.) {BeamDivCross(0,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);}
115   if(fBeamCrossAngle!=0.) {BeamDivCross(1,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);}
116   
117   // If required apply the Fermi momentum
118   if(fFermiflag==1){
119     if((fIpart==kProton) || (fIpart==kNeutron)){
120       ExtractFermi(fIpart,fPp,fProbintp,fProbintn,ddp);
121     }
122     mass=gAlice->PDGDB()->GetParticle(fIpart)->Mass();
123 //  printf(" pLABx = %f  pLABy = %f  pLABz = %f \n",pLab[0],pLab[1],pLab[2]); 
124     for(i=0; i<=2; i++){
125        balp[i] = -pLab[i];
126     }
127     balp0 = TMath::Sqrt(pLab[0]*pLab[0]+pLab[1]*pLab[1]+pLab[2]*pLab[2]+mass*mass);
128     for(i=0; i<=2; i++){
129        dddp[i] = ddp[i];
130     }
131     dddp0 = TMath::Sqrt(dddp[0]*dddp[0]+dddp[1]*dddp[1]+dddp[2]*dddp[2]+mass*mass);
132     
133     TVector3 b(balp[0]/balp0, balp[1]/balp0, balp[2]/balp0);
134     TLorentzVector pFermi(dddp[0], dddp[1], dddp[2], dddp0);
135
136 //    printf(" pmu -> pLABx = %f  pLABy = %f  pLABz = %f  E = %f\n",
137 //           balp[0],balp[1],balp[2],balp0); 
138 //    printf(" Beta -> bx = %f  by = %f  bz = %f\n", b[0], b[1], b[2]);  
139 //    printf(" pFermi -> px = %f, py = %f, pz = %f\n", pFermi[0], pFermi[1], pFermi[2]);
140     
141     pFermi.Boost(b);
142
143 //    printf(" Boosted momentum -> px = %f, py = %f, pz = %f\n",
144 //           pFermi[0], pFermi[1], pFermi[2]);
145     for(i=0; i<=2; i++){
146        fBoostP[i] = pFermi[i];
147     }
148
149   }
150     
151   Float_t polar[3] = {0,0,0};
152   gAlice->SetTrack(fTrackIt,-1,fIpart,fBoostP,fOrigin.GetArray(),polar,0,
153                    "Primary",nt);
154 }
155
156 //_____________________________________________________________________________
157 void AliGenZDC::FermiTwoGaussian(Double_t A, Float_t Z, Double_t* fPp, Double_t*
158                 fProbintp, Double_t* fProbintn)
159 {
160 //
161 // Momenta distributions according to the "double-gaussian"
162 // distribution (Ilinov) - equal for protons and neutrons
163 //
164 //   printf("           Initialization of Fermi momenta distribution\n");
165    fProbintp[0] = 0;
166    fProbintn[0] = 0;
167    Double_t sig1 = 0.113;
168    Double_t sig2 = 0.250;
169    Double_t alfa = 0.18*(TMath::Power((A/12.),(Float_t)1/3));
170    Double_t xk = (2*k2PI)/((1.+alfa)*(TMath::Power(k2PI,1.5)));
171    
172    for(Int_t i=1; i<=200; i++){
173       Double_t p = i*0.005;
174       fPp[i] = p;
175 //      printf(" fPp[%d] = %f\n",i,fPp[i]);
176       Double_t e1 = (p*p)/(2.*sig1*sig1);
177       Double_t e2 = (p*p)/(2.*sig2*sig2);
178       Double_t f1 = TMath::Exp(-(e1));
179       Double_t f2 = TMath::Exp(-(e2));
180       Double_t probp = xk*p*p*(f1/(TMath::Power(sig1,3.))+
181                       alfa*f2/(TMath::Power(sig2,3.)))*0.005;
182 //      printf("        probp = %f\n",probp);
183       fProbintp[i] = fProbintp[i-1] + probp;
184       fProbintn[i] = fProbintp[i];
185 //      printf(" fProbintp[%d] = %f, fProbintp[%d] = %f\n",i,fProbintp[i],i,fProbintn[i]);
186    }
187
188 //_____________________________________________________________________________
189 void AliGenZDC::ExtractFermi(Int_t id, Double_t* fPp, Double_t* fProbintp,
190                 Double_t* fProbintn, Double_t* ddp)
191 {
192 //
193 // Compute Fermi momentum for spectator nucleons
194 //
195   Int_t i;
196   Float_t xx = gRandom->Rndm();
197   assert ( id==kProton && id==kNeutron );
198   if(id==kProton){
199     for(i=0; i<=200; i++){
200        if((xx>=fProbintp[i-1]) && (xx<fProbintp[i])) break;
201        }
202   }
203   else {
204     for(i=0; i<=200; i++){
205        if((xx>=fProbintn[i-1]) && (xx<fProbintn[i])) break;
206        }
207    }
208          Float_t pext = fPp[i]+0.001;
209          Float_t phi = k2PI*(gRandom->Rndm());
210          Float_t cost = (1.-2.*(gRandom->Rndm()));
211          Float_t tet = TMath::ACos(cost);
212          ddp[0] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Cos(phi);
213          ddp[1] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Sin(phi);
214          ddp[2] = pext*cost;
215 }
216
217 //_____________________________________________________________________________
218 void AliGenZDC::BeamDivCross(Int_t icross, Float_t fBeamDiv, Float_t fBeamCrossAngle, 
219                 Int_t fBeamCrossPlane, Double_t* pLab)
220 {
221   Double_t tetpart, fipart, tetdiv=0, fidiv=0, angleSum[2], tetsum, fisum, dplab[3];
222   Double_t rvec;
223
224   Int_t i;
225   
226   Double_t pmq = 0.;
227   for(i=0; i<=2; i++){
228      dplab[i] = pLab[i];
229      pmq = pmq+pLab[i]*pLab[i];
230   }
231   Double_t pmod = TMath::Sqrt(pmq);
232 //  printf("    pmod = %f\n",pmod);
233
234 //  printf("    icross = %d, fBeamDiv = %f\n",icross,fBeamDiv);
235   if(icross==0){
236     rvec = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
237     tetdiv = fBeamDiv * TMath::Abs(rvec);
238     fidiv = (gRandom->Rndm())*k2PI;
239   }
240   else if(icross==1){
241     if(fBeamCrossPlane==0.){
242       tetdiv = 0.;
243       fidiv = 0.;
244     }
245     else if(fBeamCrossPlane==1.){
246       tetdiv = fBeamCrossAngle;
247       fidiv = 0.;
248     }
249     else if(fBeamCrossPlane==2.){
250       tetdiv = fBeamCrossAngle;
251       fidiv = k2PI/4.;
252     }
253   }
254 //  printf("    tetdiv = %f, fidiv = %f\n",tetdiv,fidiv);
255   tetpart = TMath::ATan(TMath::Sqrt(dplab[0]*dplab[0]+dplab[1]*dplab[1])/dplab[2]);
256   if(dplab[1]!=0. || dplab[0]!=0.){
257     fipart = TMath::ATan2(dplab[1],dplab[0]);
258   }
259   else{
260     fipart = 0.;
261   }
262   if(fipart<0.) {fipart = fipart+k2PI;}
263 //  printf("    tetpart = %f, fipart = %f\n",tetpart,fipart);
264   tetdiv = tetdiv*kRaddeg;
265   fidiv = fidiv*kRaddeg;
266   tetpart = tetpart*kRaddeg;
267   fipart = fipart*kRaddeg;
268   AddAngle(tetpart,fipart,tetdiv,fidiv,angleSum);
269   tetsum = angleSum[0];
270   fisum  = angleSum[1];
271 //  printf("    tetsum = %f, fisum = %f\n",tetsum,fisum);
272   tetsum = tetsum*kDegrad;
273   fisum = fisum*kDegrad;
274   pLab[0] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Cos(fisum);
275   pLab[1] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Sin(fisum);
276   pLab[2] = pmod*TMath::Cos(tetsum);
277 //  printf("    pLab[0] = %f pLab[1] = %f pLab[2] = %f \n\n",
278 //         pLab[0],pLab[1],pLab[2]);
279   for(i=0; i<=2; i++){
280      fDivP[i] = pLab[i];
281   }
282 }
283   
284 //_____________________________________________________________________________
285 void  AliGenZDC::AddAngle(Double_t theta1, Double_t phi1, Double_t theta2,
286                Double_t phi2, Double_t* angleSum)
287 {
288   Double_t temp, conv, cx, cy, cz, ct1, st1, ct2, st2, cp1, sp1, cp2, sp2;
289   Double_t rtetsum, tetsum, fisum;
290   
291   temp = -1.;
292   conv = 180./TMath::ACos(temp);
293   
294   ct1 = TMath::Cos(theta1/conv);
295   st1 = TMath::Sin(theta1/conv);
296   cp1 = TMath::Cos(phi1/conv);
297   sp1 = TMath::Sin(phi1/conv);
298   ct2 = TMath::Cos(theta2/conv);
299   st2 = TMath::Sin(theta2/conv);
300   cp2 = TMath::Cos(phi2/conv);
301   sp2 = TMath::Sin(phi2/conv);
302   cx = ct1*cp1*st2*cp2+st1*cp1*ct2-sp1*st2*sp2;
303   cy = ct1*sp1*st2*cp2+st1*sp1*ct2+cp1*st2*sp2;
304   cz = ct1*ct2-st1*st2*cp2;
305   
306   rtetsum = TMath::ACos(cz);
307   tetsum = conv*rtetsum;
308   if(tetsum==0. || tetsum==180.){
309     fisum = 0.;
310     return;
311   }
312   temp = cx/TMath::Sin(rtetsum);
313   if(temp>1.) temp=1.;
314   if(temp<-1.) temp=-1.;
315   fisum = conv*TMath::ACos(temp);
316   if(cy<0) {fisum = 360.-fisum;}
317 //  printf("    AddAngle -> tetsum = %f, fisum = %f\n",tetsum, fisum); 
318   angleSum[0] = tetsum;
319   angleSum[1] = fisum;
320 }  
321