Minor corrections
[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 1.10  2001/09/26 16:00:47  coppedis
19 Minor change
20
21 Revision 1.8  2001/04/20 10:10:25  coppedis
22 Minor changes
23
24 Revision 1.7  2001/03/15 16:13:28  coppedis
25 Code review
26
27 Revision 1.6  2000/11/30 17:16:14  coppedis
28 Changes suggested by fca
29
30 Revision 1.5  2000/11/22 11:30:12  coppedis
31 Major code revision
32
33 Revision 1.4  2000/10/05 08:02:47  fca
34 Correction of the generator direction
35
36 Revision 1.3  2000/10/02 21:28:20  fca
37 Removal of useless dependecies via forward declarations
38
39 Revision 1.2  2000/07/11 11:12:34  fca
40 Some syntax corrections for non standard HP aCC
41
42 Revision 1.1  2000/07/10 13:58:01  fca
43 New version of ZDC from E.Scomparin & C.Oppedisano
44
45 Revision 1.7  2000/01/19 17:17:40  fca
46
47 Revision 1.6  1999/09/29 09:24:35  fca
48 Introduction of the Copyright and cvs Log
49
50 */
51 #include <assert.h>
52
53 #include <TRandom.h>
54 #include <TLorentzVector.h>
55 #include <TVector3.h>
56 #include "TDatabasePDG.h"
57
58 #include "AliGenZDC.h"
59 #include "AliConst.h"
60 #include "AliPDG.h"
61 #include "AliRun.h"
62 #include "AliMCProcess.h"
63  
64 ClassImp(AliGenZDC)
65  
66 //_____________________________________________________________________________
67 AliGenZDC::AliGenZDC()
68    :AliGenerator()
69 {
70   //
71   // Default constructor
72   //
73   fIpart = 0;
74 }
75
76 //_____________________________________________________________________________
77 AliGenZDC::AliGenZDC(Int_t npart)
78    :AliGenerator(npart)
79 {
80   //
81   // Standard constructor
82   //
83   fName = "AliGenZDC";
84   fTitle = "Generation of Test Particles for ZDCs";
85   fIpart = kNeutron;
86   fCosx  = 0.;
87   fCosy  = 0.;
88   fCosz  = 1.;
89   fPseudoRapidity = 0.;
90   
91   fFermiflag = 1;
92   // LHC values for beam divergence and crossing angle
93   fBeamDiv = 0.000032;
94   fBeamCrossAngle = 0.0001;
95   fBeamCrossPlane = 2;
96   
97   Int_t i, j;
98   for(i=0; i<201; i++){
99      fProbintp[i] = 0;
100      fProbintn[i] = 0;
101   }
102   for(j=0; j<3; j++){
103      fPp[i] = 0;
104   }
105   fDebugOpt = 0;
106 }
107
108 //_____________________________________________________________________________
109 void AliGenZDC::Init()
110 {
111   printf("\n\n          AliGenZDC initialized with:\n");
112   printf("   Fermi flag = %d, Beam Divergence = %f, Crossing Angle "
113          "= %f, Crossing Plane = %d\n\n", fFermiflag, fBeamDiv, fBeamCrossAngle,
114          fBeamCrossPlane);
115
116   //Initialize Fermi momentum distributions for Pb-Pb
117   FermiTwoGaussian(207.,82.,fPp,fProbintp,fProbintn);
118 }  
119   
120 //_____________________________________________________________________________
121 void AliGenZDC::Generate()
122 {
123   //
124   // Generate one trigger (n or p)
125   //
126   Int_t i;
127
128   Double_t Mass, pLab[3], fP0, fP[3], fBoostP[3], ddp[3], dddp0, dddp[3]; 
129   Float_t  fPTrack[3], ptot = fPMin;
130   Int_t nt;
131   
132   if(fPseudoRapidity==0.){ 
133     pLab[0] = ptot*fCosx;
134     pLab[1] = ptot*fCosy;
135     pLab[2] = ptot*fCosz;
136   }
137   else{
138     Float_t scang = 2*TMath::ATan(TMath::Exp(-(fPseudoRapidity)));
139     pLab[0] = -ptot*TMath::Sin(scang);
140     pLab[1] = 0.;
141     pLab[2] = ptot*TMath::Cos(scang);
142   }
143   for(i=0; i<=2; i++){
144      fP[i] = pLab[i];
145   }
146   
147   
148   // Beam divergence and crossing angle
149   if(fBeamCrossAngle!=0.) {
150     BeamDivCross(1,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);
151     for(i=0; i<=2; i++){
152        fP[i] = pLab[i];
153     }
154   }
155   if(fBeamDiv!=0.) {
156     BeamDivCross(0,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);
157     for(i=0; i<=2; i++){
158        fP[i] = pLab[i];
159     }
160   }
161
162   // If required apply the Fermi momentum
163   if(fFermiflag==1){
164     if((fIpart==kProton) || (fIpart==kNeutron)){
165       ExtractFermi(fIpart,fPp,fProbintp,fProbintn,ddp);
166     }
167     Mass=gAlice->PDGDB()->GetParticle(fIpart)->Mass();
168     fP0 = TMath::Sqrt(fP[0]*fP[0]+fP[1]*fP[1]+fP[2]*fP[2]+Mass*Mass);
169     for(i=0; i<=2; i++){
170        dddp[i] = ddp[i];
171     }
172     dddp0 = TMath::Sqrt(dddp[0]*dddp[0]+dddp[1]*dddp[1]+dddp[2]*dddp[2]+Mass*Mass);
173     
174     TVector3 b(fP[0]/fP0, fP[1]/fP0, fP[2]/fP0);
175     TLorentzVector pFermi(dddp[0], dddp[1], dddp[2], dddp0);
176
177     pFermi.Boost(b);
178     for(i=0; i<=2; i++){
179        fBoostP[i] = pFermi[i];
180        fP[i] = pFermi[i];
181     }
182
183   }
184   
185   for(i=0; i<=2; i++){
186      fPTrack[i] = fP[i];
187   }
188       
189   Float_t polar[3] = {0,0,0};
190   gAlice->SetTrack(fTrackIt,-1,fIpart,fPTrack,fOrigin.GetArray(),polar,0,
191                    kPPrimary,nt);
192   if(fDebugOpt == 1){
193     printf("\n\n                Track momentum:\n");
194     printf("\n   fPTrack = %f, %f, %f \n",fPTrack[0],fPTrack[1],fPTrack[2]);
195   }
196 }
197
198 //_____________________________________________________________________________
199 void AliGenZDC::FermiTwoGaussian(Float_t A, Float_t Z, Double_t *fPp, 
200                 Double_t *fProbintp, Double_t *fProbintn)
201 {
202 //
203 // Momenta distributions according to the "double-gaussian"
204 // distribution (Ilinov) - equal for protons and neutrons
205 //
206
207    fProbintp[0] = 0;
208    fProbintn[0] = 0;
209    Double_t sig1 = 0.113;
210    Double_t sig2 = 0.250;
211    Double_t alfa = 0.18*(TMath::Power((A/12.),(Float_t)1/3));
212    Double_t xk = (2*k2PI)/((1.+alfa)*(TMath::Power(k2PI,1.5)));
213    
214    for(Int_t i=1; i<=200; i++){
215       Double_t p = i*0.005;
216       fPp[i] = p;
217       Double_t e1 = (p*p)/(2.*sig1*sig1);
218       Double_t e2 = (p*p)/(2.*sig2*sig2);
219       Double_t f1 = TMath::Exp(-(e1));
220       Double_t f2 = TMath::Exp(-(e2));
221       Double_t probp = xk*p*p*(f1/(TMath::Power(sig1,3.))+
222                       alfa*f2/(TMath::Power(sig2,3.)))*0.005;
223       fProbintp[i] = fProbintp[i-1] + probp;
224       fProbintn[i] = fProbintp[i];
225    }
226    if(fDebugOpt == 1){
227      printf("\n\n               Initialization of Fermi momenta distribution \n");
228      for(Int_t i=0; i<=200; i++){
229         printf(" fProbintp[%d] = %f, fProbintn[%d] = %f\n",i,fProbintp[i],i,fProbintn[i]);
230      }
231    }
232
233 //_____________________________________________________________________________
234 void AliGenZDC::ExtractFermi(Int_t id, Double_t *fPp, Double_t *fProbintp,
235                 Double_t *fProbintn, Double_t *ddp)
236 {
237 //
238 // Compute Fermi momentum for spectator nucleons
239 //
240   
241   Int_t i;
242   Float_t xx = gRandom->Rndm();
243   assert ( id==kProton || id==kNeutron );
244   if(id==kProton){
245     for(i=1; i<=200; i++){
246        if((xx>=fProbintp[i-1]) && (xx<fProbintp[i])) break;
247        }
248   }
249   else {
250     for(i=0; i<=200; i++){
251        if((xx>=fProbintn[i-1]) && (xx<fProbintn[i])) break;
252        }
253    }
254          Float_t pext = fPp[i]+0.001;
255          Float_t phi = k2PI*(gRandom->Rndm());
256          Float_t cost = (1.-2.*(gRandom->Rndm()));
257          Float_t tet = TMath::ACos(cost);
258          ddp[0] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Cos(phi);
259          ddp[1] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Sin(phi);
260          ddp[2] = pext*cost;
261
262   if(fDebugOpt == 1){
263     printf("\n\n                Extraction of Fermi momentum\n");
264     printf("\n  pxFermi = %f  pyFermi = %f  pzFermi = %f \n",ddp[0],ddp[1],ddp[2]); 
265   }
266 }
267
268 //_____________________________________________________________________________
269 void AliGenZDC::BeamDivCross(Int_t icross, Float_t fBeamDiv, Float_t fBeamCrossAngle, 
270                 Int_t fBeamCrossPlane, Double_t *pLab)
271 {
272   Double_t tetpart, fipart, tetdiv=0, fidiv=0, angleSum[2], tetsum, fisum;
273   Double_t rvec;
274
275   Int_t i;
276   Double_t pmq = 0.;
277   for(i=0; i<=2; i++){
278      pmq = pmq+pLab[i]*pLab[i];
279   }
280   Double_t pmod = TMath::Sqrt(pmq);
281
282   if(icross==0){
283     rvec = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
284     tetdiv = fBeamDiv * TMath::Abs(rvec);
285     fidiv = (gRandom->Rndm())*k2PI;
286   }
287   else if(icross==1){
288     if(fBeamCrossPlane==0.){
289       tetdiv = 0.;
290       fidiv = 0.;
291     }
292     else if(fBeamCrossPlane==1.){
293       tetdiv = fBeamCrossAngle;
294       fidiv = 0.;
295     }
296     else if(fBeamCrossPlane==2.){
297       tetdiv = fBeamCrossAngle;
298       fidiv = k2PI/4.;
299     }
300   }
301
302   tetpart = TMath::ATan(TMath::Sqrt(pLab[0]*pLab[0]+pLab[1]*pLab[1])/pLab[2]);
303   if(pLab[1]!=0. || pLab[0]!=0.){
304     fipart = TMath::ATan2(pLab[1],pLab[0]);
305   }
306   else{
307     fipart = 0.;
308   }
309   if(fipart<0.) {fipart = fipart+k2PI;}
310   tetdiv = tetdiv*kRaddeg;
311   fidiv = fidiv*kRaddeg;
312   tetpart = tetpart*kRaddeg;
313   fipart = fipart*kRaddeg;
314   AddAngle(tetpart,fipart,tetdiv,fidiv,angleSum);
315   tetsum = angleSum[0];
316   fisum  = angleSum[1];
317   tetsum = tetsum*kDegrad;
318   fisum = fisum*kDegrad;
319   pLab[0] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Cos(fisum);
320   pLab[1] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Sin(fisum);
321   pLab[2] = pmod*TMath::Cos(tetsum);
322   if(fDebugOpt == 1){
323     printf("\n\n                Beam divergence and crossing angle\n");
324     for(i=0; i<=2; i++){
325        printf("         pLab[%d] = %f\n",i,pLab[i]);
326     }
327   }
328 }
329   
330 //_____________________________________________________________________________
331 void  AliGenZDC::AddAngle(Double_t theta1, Double_t phi1, Double_t theta2,
332                Double_t phi2, Double_t *angleSum)
333 {
334   Double_t temp, conv, cx, cy, cz, ct1, st1, ct2, st2, cp1, sp1, cp2, sp2;
335   Double_t rtetsum, tetsum, fisum;
336   
337   temp = -1.;
338   conv = 180./TMath::ACos(temp);
339   
340   ct1 = TMath::Cos(theta1/conv);
341   st1 = TMath::Sin(theta1/conv);
342   cp1 = TMath::Cos(phi1/conv);
343   sp1 = TMath::Sin(phi1/conv);
344   ct2 = TMath::Cos(theta2/conv);
345   st2 = TMath::Sin(theta2/conv);
346   cp2 = TMath::Cos(phi2/conv);
347   sp2 = TMath::Sin(phi2/conv);
348   cx = ct1*cp1*st2*cp2+st1*cp1*ct2-sp1*st2*sp2;
349   cy = ct1*sp1*st2*cp2+st1*sp1*ct2+cp1*st2*sp2;
350   cz = ct1*ct2-st1*st2*cp2;
351   
352   rtetsum = TMath::ACos(cz);
353   tetsum = conv*rtetsum;
354   if(tetsum==0. || tetsum==180.){
355     fisum = 0.;
356     return;
357   }
358   temp = cx/TMath::Sin(rtetsum);
359   if(temp>1.) temp=1.;
360   if(temp<-1.) temp=-1.;
361   fisum = conv*TMath::ACos(temp);
362   if(cy<0) {fisum = 360.-fisum;}
363   angleSum[0] = tetsum;
364   angleSum[1] = fisum;
365 }  
366