In AliMUONTriggerQADataMakerRec:
[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 /* $Id$ */
17
18 //////////////////////////////////////////////////////////////////////
19 //                                                                  //         //
20 //      Generator of spectator nucleons (either protons or neutrons)//
21 //        computes beam crossing and divergence and Fermi momentum  //
22 //                                                                  //
23 /////////////////////////////////////////////////////////////////////
24
25 #include <assert.h>
26
27 #include <TDatabasePDG.h>
28 #include <TLorentzVector.h>
29 #include <TMCProcess.h>
30 #include <TPDGCode.h>
31 #include <TRandom.h>
32 #include <TVector3.h>
33
34 #include "AliConst.h"
35 #include "AliGenZDC.h"
36 #include "AliRun.h"
37 #include "AliMC.h"
38  
39 ClassImp(AliGenZDC)
40  
41 //_____________________________________________________________________________
42 AliGenZDC::AliGenZDC()
43    :AliGenerator(),
44   fIpart(0),
45   fCosx(0),     
46   fCosy(0),     
47   fCosz(0),     
48   fPseudoRapidity(0),           
49   fFermiflag(0),        
50   fBeamDiv(0),  
51   fBeamCrossAngle(0),
52   fBeamCrossPlane(0),
53   fDebugOpt(0)
54 {
55   //
56   // Default constructor
57   //
58 }
59
60 //_____________________________________________________________________________
61 AliGenZDC::AliGenZDC(Int_t npart)
62    :AliGenerator(npart),
63   fIpart(kNeutron),
64   fCosx(0.),    
65   fCosy(0.),    
66   fCosz(1.),    
67   fPseudoRapidity(0.),          
68   fFermiflag(1),        
69   fBeamDiv(0.000032),   
70   fBeamCrossAngle(0.0001),
71   fBeamCrossPlane(2),
72   fDebugOpt(0)
73 {
74   //
75   // Standard constructor
76   //
77   fName = "AliGenZDC";
78   fTitle = "Generation of Test Particles for ZDCs";
79   
80   Int_t i, j;
81   for(i=0; i<201; i++){
82      fProbintp[i] = 0;
83      fProbintn[i] = 0;
84   }
85   for(j=0; j<3; j++) fPp[i] = 0;
86 }
87
88 //_____________________________________________________________________________
89 void AliGenZDC::Init()
90 {
91   //Initialize Fermi momentum distributions for Pb-Pb
92   //
93   printf("\n\n          AliGenZDC initialization:\n");
94   printf("   Particle: %d, Track cosines: x = %f, y = %f, z = %f \n", 
95          fIpart,fCosx,fCosy,fCosz);
96   printf("   Fermi flag = %d, Beam divergence = %f, Crossing angle "
97          "= %f, Crossing plane = %d\n\n", fFermiflag, fBeamDiv, fBeamCrossAngle,
98          fBeamCrossPlane);
99
100   FermiTwoGaussian(208.);
101 }  
102   
103 //_____________________________________________________________________________
104 void AliGenZDC::Generate()
105 {
106   //
107   // Generate one trigger (n or p)
108   //
109   Int_t i;
110
111   Double_t mass, pLab[3], fP0, fP[3], fBoostP[3], ddp[3], dddp0, dddp[3]; 
112   Float_t  fPTrack[3], ptot = fPMin;
113   Int_t nt;
114   
115   if(fPseudoRapidity==0.){ 
116     pLab[0] = ptot*fCosx;
117     pLab[1] = ptot*fCosy;
118     pLab[2] = ptot*fCosz;
119   }
120   else{
121     Float_t scang = 2*TMath::ATan(TMath::Exp(-(fPseudoRapidity)));
122     pLab[0] = -ptot*TMath::Sin(scang);
123     pLab[1] = 0.;
124     pLab[2] = ptot*TMath::Cos(scang);
125   }
126   for(i=0; i<=2; i++) fP[i] = pLab[i];  
127   if(fDebugOpt == 1){
128     printf("\n\n                Particle momentum before divergence and crossing\n");
129     for(i=0; i<=2; i++)printf("         pLab[%d] = %f\n",i,pLab[i]);
130   }
131   
132   // Beam divergence and crossing angle
133   if(fBeamCrossAngle!=0.) {
134     BeamDivCross(1, pLab);
135     for(i=0; i<=2; i++) fP[i] = pLab[i];
136   }
137   if(fBeamDiv!=0.) {
138     BeamDivCross(0, pLab);
139     for(i=0; i<=2; i++) fP[i] = pLab[i];
140   }
141
142   // If required apply the Fermi momentum
143   if(fFermiflag==1){
144     if((fIpart==kProton) || (fIpart==kNeutron))
145       ExtractFermi(fIpart, ddp);
146     mass=TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(fIpart)->Mass();
147     fP0 = TMath::Sqrt(fP[0]*fP[0]+fP[1]*fP[1]+fP[2]*fP[2]+mass*mass);
148     for(i=0; i<=2; i++) dddp[i] = ddp[i];
149     dddp0 = TMath::Sqrt(dddp[0]*dddp[0]+dddp[1]*dddp[1]+dddp[2]*dddp[2]+mass*mass);
150     
151     TVector3 b(fP[0]/fP0, fP[1]/fP0, fP[2]/fP0);
152     TLorentzVector pFermi(dddp[0], dddp[1], dddp[2], dddp0);
153
154     pFermi.Boost(b);
155     for(i=0; i<=2; i++){
156        fBoostP[i] = pFermi[i];
157        fP[i] = pFermi[i];
158     }
159
160   }
161   
162   for(i=0; i<=2; i++) fPTrack[i] = fP[i];
163       
164   Float_t polar[3] = {0,0,0};
165   gAlice->GetMCApp()->PushTrack(fTrackIt,-1,fIpart,fPTrack,fOrigin.GetArray(),polar,0,
166                    kPPrimary,nt);
167   // -----------------------------------------------------------------------
168   if(fDebugOpt == 1){
169     printf("\n\n                Track momentum:\n");
170     printf("\n   fPTrack = %f, %f, %f \n",fPTrack[0],fPTrack[1],fPTrack[2]);
171   }
172   else if(fDebugOpt == 2){
173     FILE *file;
174     if((file = fopen("SpectMomentum.dat","a")) == NULL){
175       printf("Cannot open file  SpectMomentum.dat\n");
176       return;
177     }
178     fprintf(file," %f \t %f \t %f \n",fPTrack[0],fPTrack[1],fPTrack[2]);
179     fclose(file);
180   }
181     
182 }
183
184 //_____________________________________________________________________________
185 void AliGenZDC::FermiTwoGaussian(Float_t A)
186 {
187 //
188 // Momenta distributions according to the "double-gaussian"
189 // distribution (Ilinov) - equal for protons and neutrons
190 //
191
192    Double_t sig1 = 0.113;
193    Double_t sig2 = 0.250;
194    Double_t alfa = 0.18*(TMath::Power((A/12.),(Float_t)1/3));
195    Double_t xk = (2*k2PI)/((1.+alfa)*(TMath::Power(k2PI,1.5)));
196    
197    for(Int_t i=1; i<=200; i++){
198       Double_t p = i*0.005;
199       fPp[i] = p;
200       Double_t e1 = (p*p)/(2.*sig1*sig1);
201       Double_t e2 = (p*p)/(2.*sig2*sig2);
202       Double_t f1 = TMath::Exp(-(e1));
203       Double_t f2 = TMath::Exp(-(e2));
204       Double_t probp = xk*p*p*(f1/(TMath::Power(sig1,3.))+
205                       alfa*f2/(TMath::Power(sig2,3.)))*0.005;
206       fProbintp[i] = fProbintp[i-1] + probp;
207       fProbintn[i] = fProbintp[i];
208    }
209    if(fDebugOpt == 1){
210      printf("\n\n               Initialization of Fermi momenta distribution \n");
211      //for(Int_t i=0; i<=200; i++)
212      //   printf(" fProbintp[%d] = %f, fProbintn[%d] = %f\n",i,fProbintp[i],i,fProbintn[i]);
213    }
214
215 //_____________________________________________________________________________
216 void AliGenZDC::ExtractFermi(Int_t id, Double_t *ddp)
217 {
218 //
219 // Compute Fermi momentum for spectator nucleons
220 //
221   
222   Int_t i;
223   Float_t xx = gRandom->Rndm();
224   assert ( id==kProton || id==kNeutron );
225   if(id==kProton){
226     for(i=1; i<=200; i++){
227        if((xx>=fProbintp[i-1]) && (xx<fProbintp[i])) break;
228        }
229   }
230   else {
231     for(i=0; i<=200; i++){
232        if((xx>=fProbintn[i-1]) && (xx<fProbintn[i])) break;
233        }
234    }
235          Float_t pext = fPp[i]+0.001;
236          Float_t phi = k2PI*(gRandom->Rndm());
237          Float_t cost = (1.-2.*(gRandom->Rndm()));
238          Float_t tet = TMath::ACos(cost);
239          ddp[0] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Cos(phi);
240          ddp[1] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Sin(phi);
241          ddp[2] = pext*cost;
242
243   if(fDebugOpt == 1){
244     printf("\n\n                Extraction of Fermi momentum\n");
245     printf("\n  pxFermi = %f  pyFermi = %f  pzFermi = %f \n",ddp[0],ddp[1],ddp[2]); 
246   }
247 }
248
249 //_____________________________________________________________________________
250 void AliGenZDC::BeamDivCross(Int_t icross, Double_t *pLab)
251 {
252   // Applying beam divergence and crossing angle
253   //
254   Double_t tetpart, fipart, tetdiv=0, fidiv=0, angleSum[2], tetsum, fisum;
255   Double_t rvec;
256
257   Double_t pmq = 0.;
258   Int_t i;
259   for(i=0; i<=2; i++) pmq = pmq+pLab[i]*pLab[i];
260   Double_t pmod = TMath::Sqrt(pmq);
261
262   if(icross==0){      // ##### Beam divergence
263     rvec = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
264     tetdiv = fBeamDiv * TMath::Abs(rvec);
265     fidiv = (gRandom->Rndm())*k2PI;
266   }
267   else if(icross==1){ // ##### Crossing angle
268     if(fBeamCrossPlane==0){
269       tetdiv = 0.;
270       fidiv = 0.;
271     }
272     else if(fBeamCrossPlane==1){     // Horizontal crossing plane
273       tetdiv = fBeamCrossAngle;
274       fidiv = 0.;
275     }
276     else if(fBeamCrossPlane==2){     // Vertical crossing plane
277       tetdiv = fBeamCrossAngle;
278       fidiv = k2PI/4.;
279     }
280   }
281
282   tetpart = TMath::ATan2(TMath::Sqrt(pLab[0]*pLab[0]+pLab[1]*pLab[1]),pLab[2]);
283   if(pLab[1]!=0. || pLab[0]!=0.) fipart = TMath::ATan2(pLab[1],pLab[0]);
284   else fipart = 0.;
285   if(fipart<0.) {fipart = fipart+k2PI;}
286   tetdiv = tetdiv*kRaddeg;
287   fidiv = fidiv*kRaddeg;
288   tetpart = tetpart*kRaddeg;
289   fipart = fipart*kRaddeg;
290   AddAngle(tetpart,fipart,tetdiv,fidiv,angleSum);
291   tetsum = angleSum[0];
292   fisum  = angleSum[1];
293   tetsum = tetsum*kDegrad;
294   fisum = fisum*kDegrad;
295   pLab[0] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Cos(fisum);
296   pLab[1] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Sin(fisum);
297   pLab[2] = pmod*TMath::Cos(tetsum);
298   if(fDebugOpt == 1){
299     if(icross==0) printf("\n\n          Beam divergence \n");
300     else          printf("\n\n          Beam crossing \n");
301     for(i=0; i<=2; i++)printf("         pLab[%d] = %f\n",i,pLab[i]);
302   }
303 }
304   
305 //_____________________________________________________________________________
306 void  AliGenZDC::AddAngle(Double_t theta1, Double_t phi1, Double_t theta2,
307                Double_t phi2, Double_t *angleSum)
308
309   // Calculating the sum of 2 angles
310   Double_t temp, conv, cx, cy, cz, ct1, st1, ct2, st2, cp1, sp1, cp2, sp2;
311   Double_t rtetsum, tetsum, fisum;
312   
313   temp = -1.;
314   conv = 180./TMath::ACos(temp);
315   
316   ct1 = TMath::Cos(theta1/conv);
317   st1 = TMath::Sin(theta1/conv);
318   cp1 = TMath::Cos(phi1/conv);
319   sp1 = TMath::Sin(phi1/conv);
320   ct2 = TMath::Cos(theta2/conv);
321   st2 = TMath::Sin(theta2/conv);
322   cp2 = TMath::Cos(phi2/conv);
323   sp2 = TMath::Sin(phi2/conv);
324   cx = ct1*cp1*st2*cp2+st1*cp1*ct2-sp1*st2*sp2;
325   cy = ct1*sp1*st2*cp2+st1*sp1*ct2+cp1*st2*sp2;
326   cz = ct1*ct2-st1*st2*cp2;
327   
328   rtetsum = TMath::ACos(cz);
329   tetsum = conv*rtetsum;
330   if(tetsum==0. || tetsum==180.){
331     fisum = 0.;
332     return;
333   }
334   temp = cx/TMath::Sin(rtetsum);
335   if(temp>1.) temp=1.;
336   if(temp<-1.) temp=-1.;
337   fisum = conv*TMath::ACos(temp);
338   if(cy<0) {fisum = 360.-fisum;}
339   angleSum[0] = tetsum;
340   angleSum[1] = fisum;
341 }  
342