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