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   for(Int_t i=0; i<201; i++){
  59     fProbintp[i]=0.;
  60     fProbintn[i]=0.;
  61     fPp[i]=0.;
  62   }
  63 }
  64
  65 //_____________________________________________________________________________
  66 AliGenZDC::AliGenZDC(Int_t npart)
  67    :AliGenerator(npart),
  68   fIpart(kNeutron),
  69   fCosx(0.),
  70   fCosy(0.),
  71   fCosz(1.),
  72   fPseudoRapidity(0.),
  73   fFermiflag(1),
  74   fBeamDiv(0.000032),
  75   fBeamCrossAngle(0.0001),
  76   fBeamCrossPlane(2),
  77   fDebugOpt(0)
  78 {
  79   //
  80   // Standard constructor
  81   //
  82   fName = "AliGenZDC";
  83   fTitle = "Generation of Test Particles for ZDCs";
  84
  85   for(Int_t i=0; i<201; i++){
  86      fProbintp[i] = 0;
  87      fProbintn[i] = 0;
  88      fPp[i] = 0;
  89   }
  90 }
  91
  92 //_____________________________________________________________________________
  93 void AliGenZDC::Init()
  94 {
  95   //Initialize Fermi momentum distributions for Pb-Pb
  96   //
  97   printf("\n\n          AliGenZDC initialization:\n");
  98   printf("   Particle: %d, Track cosines: x = %f, y = %f, z = %f \n",
  99          fIpart,fCosx,fCosy,fCosz);
 100   printf("   Fermi flag = %d, Beam divergence = %f, Crossing angle "
 101          "= %f, Crossing plane = %d\n\n", fFermiflag, fBeamDiv, fBeamCrossAngle,
 102          fBeamCrossPlane);
 103
 104   FermiTwoGaussian(208.);
 105 }
 106
 107 //_____________________________________________________________________________
 108 void AliGenZDC::Generate()
 109 {
 110   //
 111   // Generate one trigger (n or p)
 112   //
 113   Int_t i;
 114
 115   Double_t mass, pLab[3], fP0, fP[3], fBoostP[3], ddp[3]={0.,0.,0.}, dddp0, dddp[3];
 116   Float_t  fPTrack[3], ptot = fPMin;
 117   Int_t nt;
 118
 119   if(fPseudoRapidity==0.){
 120     pLab[0] = ptot*fCosx;
 121     pLab[1] = ptot*fCosy;
 122     pLab[2] = ptot*fCosz;
 123   }
 124   else{
 125     Float_t scang = 2*TMath::ATan(TMath::Exp(-(fPseudoRapidity)));
 126     pLab[0] = -ptot*TMath::Sin(scang);
 127     pLab[1] = 0.;
 128     pLab[2] = ptot*TMath::Cos(scang);
 129   }
 130   for(i=0; i<=2; i++) fP[i] = pLab[i];
 131   if(fDebugOpt == 1){
 132     printf("\n\n                Particle momentum before divergence and crossing\n");
 133     for(i=0; i<=2; i++)printf("         pLab[%d] = %f\n",i,pLab[i]);
 134   }
 135
 136   // Beam divergence and crossing angle
 137   if(fBeamCrossAngle!=0.) {
 138     BeamDivCross(1, pLab);
 139     for(i=0; i<=2; i++) fP[i] = pLab[i];
 140   }
 141   if(fBeamDiv!=0.) {
 142     BeamDivCross(0, pLab);
 143     for(i=0; i<=2; i++) fP[i] = pLab[i];
 144   }
 145
 146   // If required apply the Fermi momentum
 147   if(fFermiflag==1){
 148     if((fIpart==kProton) || (fIpart==kNeutron))
 149       ExtractFermi(fIpart, ddp);
 150     mass=TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(fIpart)->Mass();
 151     fP0 = TMath::Sqrt(fP[0]*fP[0]+fP[1]*fP[1]+fP[2]*fP[2]+mass*mass);
 152     for(i=0; i<=2; i++) dddp[i] = ddp[i];
 153     dddp0 = TMath::Sqrt(dddp[0]*dddp[0]+dddp[1]*dddp[1]+dddp[2]*dddp[2]+mass*mass);
 154
 155     TVector3 b(fP[0]/fP0, fP[1]/fP0, fP[2]/fP0);
 156     TLorentzVector pFermi(dddp[0], dddp[1], dddp[2], dddp0);
 157
 158     pFermi.Boost(b);
 159     for(i=0; i<=2; i++){
 160        fBoostP[i] = pFermi[i];
 161        fP[i] = pFermi[i];
 162     }
 163
 164   }
 165
 166   for(i=0; i<=2; i++) fPTrack[i] = fP[i];
 167
 168   Float_t polar[3] = {0,0,0};
 169   gAlice->GetMCApp()->PushTrack(fTrackIt,-1,fIpart,fPTrack,fOrigin.GetArray(),polar,0,
 170                    kPPrimary,nt);
 171   // -----------------------------------------------------------------------
 172   if(fDebugOpt == 1){
 173     printf("\n\n                Track momentum:\n");
 174     printf("\n   fPTrack = %f, %f, %f \n",fPTrack[0],fPTrack[1],fPTrack[2]);
 175   }
 176   else if(fDebugOpt == 2){
 177     FILE *file;
 178     if((file = fopen("SpectMomentum.dat","a")) == NULL){
 179       printf("Cannot open file  SpectMomentum.dat\n");
 180       return;
 181     }
 182     fprintf(file," %f \t %f \t %f \n",fPTrack[0],fPTrack[1],fPTrack[2]);
 183     fclose(file);
 184   }
 185
 186 }
 187
 188 //_____________________________________________________________________________
 189 void AliGenZDC::FermiTwoGaussian(Float_t A)
 190 {
 191 //
 192 // Momenta distributions according to the "double-gaussian"
 193 // distribution (Ilinov) - equal for protons and neutrons
 194 //
 195
 196    Double_t sig1 = 0.113;
 197    Double_t sig2 = 0.250;
 198    Double_t alfa = 0.18*(TMath::Power((A/12.),(Float_t)1/3));
 199    Double_t xk = (2*k2PI)/((1.+alfa)*(TMath::Power(k2PI,1.5)));
 200
 201    for(Int_t i=1; i<=200; i++){
 202       Double_t p = i*0.005;
 203       fPp[i] = p;
 204       Double_t e1 = (p*p)/(2.*sig1*sig1);
 205       Double_t e2 = (p*p)/(2.*sig2*sig2);
 206       Double_t f1 = TMath::Exp(-(e1));
 207       Double_t f2 = TMath::Exp(-(e2));
 208       Double_t probp = xk*p*p*(f1/(TMath::Power(sig1,3.))+
 209                       alfa*f2/(TMath::Power(sig2,3.)))*0.005;
 210       fProbintp[i] = fProbintp[i-1] + probp;
 211       fProbintn[i] = fProbintp[i];
 212    }
 213    if(fDebugOpt == 1){
 214      printf("\n\n               Initialization of Fermi momenta distribution \n");
 215      //for(Int_t i=0; i<=200; i++)
 216      //   printf(" fProbintp[%d] = %f, fProbintn[%d] = %f\n",i,fProbintp[i],i,fProbintn[i]);
 217    }
 218 }
 219 //_____________________________________________________________________________
 220 void AliGenZDC::ExtractFermi(Int_t id, Double_t *ddp)
 221 {
 222 //
 223 // Compute Fermi momentum for spectator nucleons
 224 //
 225
 226   Int_t index=0;
 227   Float_t xx = gRandom->Rndm();
 228   assert ( id==kProton || id==kNeutron );
 229   if(id==kProton){
 230     for(Int_t i=1; i<=200; i++){
 231        if((xx>=fProbintp[i-1]) && (xx<fProbintp[i])) break;
 232        index = i;
 233     }
 234   }
 235   else {
 236     for(Int_t i=1; i<=200; i++){
 237        if((xx>=fProbintn[i-1]) && (xx<fProbintn[i])) break;
 238        index = i;
 239     }
 240   }
 241   Float_t pext = fPp[index]+0.001;
 242   Float_t phi = k2PI*(gRandom->Rndm());
 243   Float_t cost = (1.-2.*(gRandom->Rndm()));
 244   Float_t tet = TMath::ACos(cost);
 245   ddp[0] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Cos(phi);
 246   ddp[1] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Sin(phi);
 247   ddp[2] = pext*cost;
 248
 249   if(fDebugOpt == 1){
 250     printf("\n\n                Extraction of Fermi momentum\n");
 251     printf("\n  pxFermi = %f  pyFermi = %f  pzFermi = %f \n",ddp[0],ddp[1],ddp[2]);
 252   }
 253 }
 254
 255 //_____________________________________________________________________________
 256 void AliGenZDC::BeamDivCross(Int_t icross, Double_t *pLab)
 257 {
 258   // Applying beam divergence and crossing angle
 259   //
 260   Double_t tetpart, fipart, tetdiv=0, fidiv=0, angleSum[2], tetsum, fisum;
 261   Double_t rvec;
 262
 263   Double_t pmq = 0.;
 264   Int_t i;
 265   for(i=0; i<=2; i++) pmq = pmq+pLab[i]*pLab[i];
 266   Double_t pmod = TMath::Sqrt(pmq);
 267
 268   if(icross==0){      // ##### Beam divergence
 269     rvec = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
 270     tetdiv = fBeamDiv * TMath::Abs(rvec);
 271     fidiv = (gRandom->Rndm())*k2PI;
 272   }
 273   else if(icross==1){ // ##### Crossing angle
 274     if(fBeamCrossPlane==0){
 275       tetdiv = 0.;
 276       fidiv = 0.;
 277     }
 278     else if(fBeamCrossPlane==1){     // Horizontal crossing plane
 279       tetdiv = fBeamCrossAngle;
 280       fidiv = 0.;
 281     }
 282     else if(fBeamCrossPlane==2){     // Vertical crossing plane
 283       tetdiv = fBeamCrossAngle;
 284       fidiv = k2PI/4.;
 285     }
 286   }
 287
 288   tetpart = TMath::ATan2(TMath::Sqrt(pLab[0]*pLab[0]+pLab[1]*pLab[1]),pLab[2]);
 289   if(pLab[1]!=0. || pLab[0]!=0.) fipart = TMath::ATan2(pLab[1],pLab[0]);
 290   else fipart = 0.;
 291   if(fipart<0.) {fipart = fipart+k2PI;}
 292   tetdiv = tetdiv*kRaddeg;
 293   fidiv = fidiv*kRaddeg;
 294   tetpart = tetpart*kRaddeg;
 295   fipart = fipart*kRaddeg;
 296   AddAngle(tetpart,fipart,tetdiv,fidiv,angleSum);
 297   tetsum = angleSum[0];
 298   fisum  = angleSum[1];
 299   tetsum = tetsum*kDegrad;
 300   fisum = fisum*kDegrad;
 301   pLab[0] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Cos(fisum);
 302   pLab[1] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Sin(fisum);
 303   pLab[2] = pmod*TMath::Cos(tetsum);
 304   if(fDebugOpt == 1){
 305     if(icross==0) printf("\n\n          Beam divergence \n");
 306     else          printf("\n\n          Beam crossing \n");
 307     for(i=0; i<=2; i++)printf("         pLab[%d] = %f\n",i,pLab[i]);
 308   }
 309 }
 310
 311 //_____________________________________________________________________________
 312 void  AliGenZDC::AddAngle(Double_t theta1, Double_t phi1, Double_t theta2,
 313                Double_t phi2, Double_t *angleSum)
 314 {
 315   // Calculating the sum of 2 angles
 316   Double_t temp, conv, cx, cy, cz, ct1, st1, ct2, st2, cp1, sp1, cp2, sp2;
 317   Double_t rtetsum, tetsum, fisum;
 318
 319   temp = -1.;
 320   conv = 180./TMath::ACos(temp);
 321
 322   ct1 = TMath::Cos(theta1/conv);
 323   st1 = TMath::Sin(theta1/conv);
 324   cp1 = TMath::Cos(phi1/conv);
 325   sp1 = TMath::Sin(phi1/conv);
 326   ct2 = TMath::Cos(theta2/conv);
 327   st2 = TMath::Sin(theta2/conv);
 328   cp2 = TMath::Cos(phi2/conv);
 329   sp2 = TMath::Sin(phi2/conv);
 330   cx = ct1*cp1*st2*cp2+st1*cp1*ct2-sp1*st2*sp2;
 331   cy = ct1*sp1*st2*cp2+st1*sp1*ct2+cp1*st2*sp2;
 332   cz = ct1*ct2-st1*st2*cp2;
 333
 334   rtetsum = TMath::ACos(cz);
 335   tetsum = conv*rtetsum;
 336   if(tetsum==0. || tetsum==180.){
 337     fisum = 0.;
 338     return;
 339   }
 340   temp = cx/TMath::Sin(rtetsum);
 341   if(temp>1.) temp=1.;
 342   if(temp<-1.) temp=-1.;
 343   fisum = conv*TMath::ACos(temp);
 344   if(cy<0) {fisum = 360.-fisum;}
 345   angleSum[0] = tetsum;
 346   angleSum[1] = fisum;
 347 }
 348