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