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