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