1f60877dcb5afaf9c114af268134f153177f20f2
[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 1.8  2001/04/20 10:10:25  coppedis
19 Minor changes
20
21 Revision 1.7  2001/03/15 16:13:28  coppedis
22 Code review
23
24 Revision 1.6  2000/11/30 17:16:14  coppedis
25 Changes suggested by fca
26
27 Revision 1.5  2000/11/22 11:30:12  coppedis
28 Major code revision
29
30 Revision 1.4  2000/10/05 08:02:47  fca
31 Correction of the generator direction
32
33 Revision 1.3  2000/10/02 21:28:20  fca
34 Removal of useless dependecies via forward declarations
35
36 Revision 1.2  2000/07/11 11:12:34  fca
37 Some syntax corrections for non standard HP aCC
38
39 Revision 1.1  2000/07/10 13:58:01  fca
40 New version of ZDC from E.Scomparin & C.Oppedisano
41
42 Revision 1.7  2000/01/19 17:17:40  fca
43
44 Revision 1.6  1999/09/29 09:24:35  fca
45 Introduction of the Copyright and cvs Log
46
47 */
48 #include <assert.h>
49
50 #include <TRandom.h>
51 #include <TLorentzVector.h>
52 #include <TVector3.h>
53 #include "TDatabasePDG.h"
54
55 #include "AliGenZDC.h"
56 #include "AliConst.h"
57 #include "AliPDG.h"
58 #include "AliRun.h"
59 #include "AliMCProcess.h"
60  
61 ClassImp(AliGenZDC)
62  
63 //_____________________________________________________________________________
64 AliGenZDC::AliGenZDC()
65    :AliGenerator()
66 {
67   //
68   // Default constructor
69   //
70   fIpart = 0;
71 }
72
73 //_____________________________________________________________________________
74 AliGenZDC::AliGenZDC(Int_t npart)
75    :AliGenerator(npart)
76 {
77   //
78   // Standard constructor
79   //
80   fName = "AliGenZDC";
81   fTitle = "Generation of Test Particles for ZDCs";
82   fIpart = kNeutron;
83   fCosx  = 0.;
84   fCosy  = 0.;
85   fCosz  = 1.;
86   fPseudoRapidity = 0.;
87   
88   fFermiflag = 1;
89   // LHC values for beam divergence and crossing angle
90   fBeamDiv = 0.000032;
91   fBeamCrossAngle = 0.0001;
92   fBeamCrossPlane = 2;
93   
94   Int_t i, j;
95   for(i=0; i<201; i++){
96      fProbintp[i] = 0;
97      fProbintn[i] = 0;
98   }
99   for(j=0; j<3; j++){
100      fPp[i] = 0;
101   }
102   fDebugOpt = 0;
103 }
104
105 //_____________________________________________________________________________
106 void AliGenZDC::Init()
107 {
108   printf("\n\n          AliGenZDC initialized with:\n");
109   printf("   Fermi flag = %d, Beam Divergence = %f, Crossing Angle "
110          "= %f, Crossing Plane = %d\n\n", fFermiflag, fBeamDiv, fBeamCrossAngle,
111          fBeamCrossPlane);
112
113   //Initialize Fermi momentum distributions for Pb-Pb
114   FermiTwoGaussian(207.,82.,fPp,fProbintp,fProbintn);
115 }  
116   
117 //_____________________________________________________________________________
118 void AliGenZDC::Generate()
119 {
120   //
121   // Generate one trigger (n or p)
122   //
123   Int_t i;
124
125   Double_t Mass, pLab[3], fP0, fP[3], fBoostP[3], ddp[3], dddp0, dddp[3]; 
126   Float_t  fPTrack[3], ptot = fPMin;
127   Int_t nt;
128   
129   if(fPseudoRapidity==0.){ 
130     pLab[0] = ptot*fCosx;
131     pLab[1] = ptot*fCosy;
132     pLab[2] = ptot*fCosz;
133   }
134   else{
135     Float_t scang = 2*TMath::ATan(TMath::Exp(-(fPseudoRapidity)));
136     pLab[0] = -ptot*TMath::Sin(scang);
137     pLab[1] = 0.;
138     pLab[2] = ptot*TMath::Cos(scang);
139   }
140   for(i=0; i<=2; i++){
141      fP[i] = pLab[i];
142   }
143   
144   
145   // Beam divergence and crossing angle
146   if(fBeamCrossAngle!=0.) {
147     BeamDivCross(1,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);
148     for(i=0; i<=2; i++){
149        fP[i] = pLab[i];
150     }
151   }
152   if(fBeamDiv!=0.) {
153     BeamDivCross(0,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);
154     for(i=0; i<=2; i++){
155        fP[i] = pLab[i];
156     }
157   }
158
159   // If required apply the Fermi momentum
160   if(fFermiflag==1){
161     if((fIpart==kProton) || (fIpart==kNeutron)){
162       ExtractFermi(fIpart,fPp,fProbintp,fProbintn,ddp);
163     }
164     Mass=gAlice->PDGDB()->GetParticle(fIpart)->Mass();
165     fP0 = TMath::Sqrt(fP[0]*fP[0]+fP[1]*fP[1]+fP[2]*fP[2]+Mass*Mass);
166     for(i=0; i<=2; i++){
167        dddp[i] = ddp[i];
168     }
169     dddp0 = TMath::Sqrt(dddp[0]*dddp[0]+dddp[1]*dddp[1]+dddp[2]*dddp[2]+Mass*Mass);
170     
171     TVector3 b(fP[0]/fP0, fP[1]/fP0, fP[2]/fP0);
172     TLorentzVector pFermi(dddp[0], dddp[1], dddp[2], dddp0);
173
174     pFermi.Boost(b);
175     for(i=0; i<=2; i++){
176        fBoostP[i] = pFermi[i];
177        fP[i] = pFermi[i];
178     }
179
180   }
181   
182   for(i=0; i<=2; i++){
183      fPTrack[i] = fP[i];
184   }
185       
186   Float_t polar[3] = {0,0,0};
187   gAlice->SetTrack(fTrackIt,-1,fIpart,fPTrack,fOrigin.GetArray(),polar,0,
188                    kPPrimary,nt);
189   if(fDebugOpt == 1){
190     printf("\n\n                Track momentum:\n");
191     printf("\n   fPTrack = %f, %f, %f \n",fPTrack[0],fPTrack[1],fPTrack[2]);
192   }
193 }
194
195 //_____________________________________________________________________________
196 void AliGenZDC::FermiTwoGaussian(Float_t A, Float_t Z, Double_t *fPp, 
197                 Double_t *fProbintp, Double_t *fProbintn)
198 {
199 //
200 // Momenta distributions according to the "double-gaussian"
201 // distribution (Ilinov) - equal for protons and neutrons
202 //
203
204    fProbintp[0] = 0;
205    fProbintn[0] = 0;
206    Double_t sig1 = 0.113;
207    Double_t sig2 = 0.250;
208    Double_t alfa = 0.18*(TMath::Power((A/12.),(Float_t)1/3));
209    Double_t xk = (2*k2PI)/((1.+alfa)*(TMath::Power(k2PI,1.5)));
210    
211    for(Int_t i=1; i<=200; i++){
212       Double_t p = i*0.005;
213       fPp[i] = p;
214       Double_t e1 = (p*p)/(2.*sig1*sig1);
215       Double_t e2 = (p*p)/(2.*sig2*sig2);
216       Double_t f1 = TMath::Exp(-(e1));
217       Double_t f2 = TMath::Exp(-(e2));
218       Double_t probp = xk*p*p*(f1/(TMath::Power(sig1,3.))+
219                       alfa*f2/(TMath::Power(sig2,3.)))*0.005;
220       fProbintp[i] = fProbintp[i-1] + probp;
221       fProbintn[i] = fProbintp[i];
222    }
223    if(fDebugOpt == 1){
224      printf("\n\n               Initialization of Fermi momenta distribution \n");
225      for(Int_t i=0; i<=200; i++){
226         printf(" fProbintp[%d] = %f, fProbintn[%d] = %f\n",i,fProbintp[i],i,fProbintn[i]);
227      }
228    }
229
230 //_____________________________________________________________________________
231 void AliGenZDC::ExtractFermi(Int_t id, Double_t *fPp, Double_t *fProbintp,
232                 Double_t *fProbintn, Double_t *ddp)
233 {
234 //
235 // Compute Fermi momentum for spectator nucleons
236 //
237   
238   Int_t i;
239   Float_t xx = gRandom->Rndm();
240   assert ( id==kProton || id==kNeutron );
241   if(id==kProton){
242     for(i=0; i<=200; i++){
243        if((xx>=fProbintp[i-1]) && (xx<fProbintp[i])) break;
244        }
245   }
246   else {
247     for(i=0; i<=200; i++){
248        if((xx>=fProbintn[i-1]) && (xx<fProbintn[i])) break;
249        }
250    }
251          Float_t pext = fPp[i]+0.001;
252          Float_t phi = k2PI*(gRandom->Rndm());
253          Float_t cost = (1.-2.*(gRandom->Rndm()));
254          Float_t tet = TMath::ACos(cost);
255          ddp[0] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Cos(phi);
256          ddp[1] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Sin(phi);
257          ddp[2] = pext*cost;
258
259   if(fDebugOpt == 1){
260     printf("\n\n                Extraction of Fermi momentum\n");
261     printf("\n  pxFermi = %f  pyFermi = %f  pzFermi = %f \n",ddp[0],ddp[1],ddp[2]); 
262   }
263 }
264
265 //_____________________________________________________________________________
266 void AliGenZDC::BeamDivCross(Int_t icross, Float_t fBeamDiv, Float_t fBeamCrossAngle, 
267                 Int_t fBeamCrossPlane, Double_t *pLab)
268 {
269   Double_t tetpart, fipart, tetdiv=0, fidiv=0, angleSum[2], tetsum, fisum;
270   Double_t rvec;
271
272   Int_t i;
273   Double_t pmq = 0.;
274   for(i=0; i<=2; i++){
275      pmq = pmq+pLab[i]*pLab[i];
276   }
277   Double_t pmod = TMath::Sqrt(pmq);
278
279   if(icross==0){
280     rvec = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
281     tetdiv = fBeamDiv * TMath::Abs(rvec);
282     fidiv = (gRandom->Rndm())*k2PI;
283   }
284   else if(icross==1){
285     if(fBeamCrossPlane==0.){
286       tetdiv = 0.;
287       fidiv = 0.;
288     }
289     else if(fBeamCrossPlane==1.){
290       tetdiv = fBeamCrossAngle;
291       fidiv = 0.;
292     }
293     else if(fBeamCrossPlane==2.){
294       tetdiv = fBeamCrossAngle;
295       fidiv = k2PI/4.;
296     }
297   }
298
299   tetpart = TMath::ATan(TMath::Sqrt(pLab[0]*pLab[0]+pLab[1]*pLab[1])/pLab[2]);
300   if(pLab[1]!=0. || pLab[0]!=0.){
301     fipart = TMath::ATan2(pLab[1],pLab[0]);
302   }
303   else{
304     fipart = 0.;
305   }
306   if(fipart<0.) {fipart = fipart+k2PI;}
307   tetdiv = tetdiv*kRaddeg;
308   fidiv = fidiv*kRaddeg;
309   tetpart = tetpart*kRaddeg;
310   fipart = fipart*kRaddeg;
311   AddAngle(tetpart,fipart,tetdiv,fidiv,angleSum);
312   tetsum = angleSum[0];
313   fisum  = angleSum[1];
314   tetsum = tetsum*kDegrad;
315   fisum = fisum*kDegrad;
316   pLab[0] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Cos(fisum);
317   pLab[1] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Sin(fisum);
318   pLab[2] = pmod*TMath::Cos(tetsum);
319   if(fDebugOpt == 1){
320     printf("\n\n                Beam divergence and crossing angle\n");
321     for(i=0; i<=2; i++){
322        printf("         pLab[%d] = %f\n",i,pLab[i]);
323     }
324   }
325 }
326   
327 //_____________________________________________________________________________
328 void  AliGenZDC::AddAngle(Double_t theta1, Double_t phi1, Double_t theta2,
329                Double_t phi2, Double_t *angleSum)
330 {
331   Double_t temp, conv, cx, cy, cz, ct1, st1, ct2, st2, cp1, sp1, cp2, sp2;
332   Double_t rtetsum, tetsum, fisum;
333   
334   temp = -1.;
335   conv = 180./TMath::ACos(temp);
336   
337   ct1 = TMath::Cos(theta1/conv);
338   st1 = TMath::Sin(theta1/conv);
339   cp1 = TMath::Cos(phi1/conv);
340   sp1 = TMath::Sin(phi1/conv);
341   ct2 = TMath::Cos(theta2/conv);
342   st2 = TMath::Sin(theta2/conv);
343   cp2 = TMath::Cos(phi2/conv);
344   sp2 = TMath::Sin(phi2/conv);
345   cx = ct1*cp1*st2*cp2+st1*cp1*ct2-sp1*st2*sp2;
346   cy = ct1*sp1*st2*cp2+st1*sp1*ct2+cp1*st2*sp2;
347   cz = ct1*ct2-st1*st2*cp2;
348   
349   rtetsum = TMath::ACos(cz);
350   tetsum = conv*rtetsum;
351   if(tetsum==0. || tetsum==180.){
352     fisum = 0.;
353     return;
354   }
355   temp = cx/TMath::Sin(rtetsum);
356   if(temp>1.) temp=1.;
357   if(temp<-1.) temp=-1.;
358   fisum = conv*TMath::ACos(temp);
359   if(cy<0) {fisum = 360.-fisum;}
360   angleSum[0] = tetsum;
361   angleSum[1] = fisum;
362 }  
363