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 1.11  2001/11/11 17:27:50  hristov
  19 Minor corrections
  20
  21 Revision 1.10  2001/09/26 16:00:47  coppedis
  22 Minor change
  23
  24 Revision 1.8  2001/04/20 10:10:25  coppedis
  25 Minor changes
  26
  27 Revision 1.7  2001/03/15 16:13:28  coppedis
  28 Code review
  29
  30 Revision 1.6  2000/11/30 17:16:14  coppedis
  31 Changes suggested by fca
  32
  33 Revision 1.5  2000/11/22 11:30:12  coppedis
  34 Major code revision
  35
  36 Revision 1.4  2000/10/05 08:02:47  fca
  37 Correction of the generator direction
  38
  39 Revision 1.3  2000/10/02 21:28:20  fca
  40 Removal of useless dependecies via forward declarations
  41
  42 Revision 1.2  2000/07/11 11:12:34  fca
  43 Some syntax corrections for non standard HP aCC
  44
  45 Revision 1.1  2000/07/10 13:58:01  fca
  46 New version of ZDC from E.Scomparin & C.Oppedisano
  47
  48 Revision 1.7  2000/01/19 17:17:40  fca
  49
  50 Revision 1.6  1999/09/29 09:24:35  fca
  51 Introduction of the Copyright and cvs Log
  52
  53 */
  54 #include <assert.h>
  55
  56 #include <TRandom.h>
  57 #include <TLorentzVector.h>
  58 #include <TVector3.h>
  59 #include "TDatabasePDG.h"
  60 #include "TMCProcess.h"
  61
  62 #include "AliGenZDC.h"
  63 #include "AliConst.h"
  64 #include "AliPDG.h"
  65 #include "AliRun.h"
  66
  67 ClassImp(AliGenZDC)
  68
  69 //_____________________________________________________________________________
  70 AliGenZDC::AliGenZDC()
  71    :AliGenerator()
  72 {
  73   //
  74   // Default constructor
  75   //
  76   fIpart = 0;
  77 }
  78
  79 //_____________________________________________________________________________
  80 AliGenZDC::AliGenZDC(Int_t npart)
  81    :AliGenerator(npart)
  82 {
  83   //
  84   // Standard constructor
  85   //
  86   fName = "AliGenZDC";
  87   fTitle = "Generation of Test Particles for ZDCs";
  88   fIpart = kNeutron;
  89   fCosx  = 0.;
  90   fCosy  = 0.;
  91   fCosz  = 1.;
  92   fPseudoRapidity = 0.;
  93
  94   fFermiflag = 1;
  95   // LHC values for beam divergence and crossing angle
  96   fBeamDiv = 0.000032;
  97   fBeamCrossAngle = 0.0001;
  98   fBeamCrossPlane = 2;
  99
 100   Int_t i, j;
 101   for(i=0; i<201; i++){
 102      fProbintp[i] = 0;
 103      fProbintn[i] = 0;
 104   }
 105   for(j=0; j<3; j++){
 106      fPp[i] = 0;
 107   }
 108   fDebugOpt = 0;
 109 }
 110
 111 //_____________________________________________________________________________
 112 void AliGenZDC::Init()
 113 {
 114   printf("\n\n          AliGenZDC initialized with:\n");
 115   printf("   Fermi flag = %d, Beam Divergence = %f, Crossing Angle "
 116          "= %f, Crossing Plane = %d\n\n", fFermiflag, fBeamDiv, fBeamCrossAngle,
 117          fBeamCrossPlane);
 118
 119   //Initialize Fermi momentum distributions for Pb-Pb
 120   FermiTwoGaussian(207.,82.,fPp,fProbintp,fProbintn);
 121 }
 122
 123 //_____________________________________________________________________________
 124 void AliGenZDC::Generate()
 125 {
 126   //
 127   // Generate one trigger (n or p)
 128   //
 129   Int_t i;
 130
 131   Double_t Mass, pLab[3], fP0, fP[3], fBoostP[3], ddp[3], dddp0, dddp[3];
 132   Float_t  fPTrack[3], ptot = fPMin;
 133   Int_t nt;
 134
 135   if(fPseudoRapidity==0.){
 136     pLab[0] = ptot*fCosx;
 137     pLab[1] = ptot*fCosy;
 138     pLab[2] = ptot*fCosz;
 139   }
 140   else{
 141     Float_t scang = 2*TMath::ATan(TMath::Exp(-(fPseudoRapidity)));
 142     pLab[0] = -ptot*TMath::Sin(scang);
 143     pLab[1] = 0.;
 144     pLab[2] = ptot*TMath::Cos(scang);
 145   }
 146   for(i=0; i<=2; i++){
 147      fP[i] = pLab[i];
 148   }
 149
 150
 151   // Beam divergence and crossing angle
 152   if(fBeamCrossAngle!=0.) {
 153     BeamDivCross(1,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);
 154     for(i=0; i<=2; i++){
 155        fP[i] = pLab[i];
 156     }
 157   }
 158   if(fBeamDiv!=0.) {
 159     BeamDivCross(0,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);
 160     for(i=0; i<=2; i++){
 161        fP[i] = pLab[i];
 162     }
 163   }
 164
 165   // If required apply the Fermi momentum
 166   if(fFermiflag==1){
 167     if((fIpart==kProton) || (fIpart==kNeutron)){
 168       ExtractFermi(fIpart,fPp,fProbintp,fProbintn,ddp);
 169     }
 170     Mass=gAlice->PDGDB()->GetParticle(fIpart)->Mass();
 171     fP0 = TMath::Sqrt(fP[0]*fP[0]+fP[1]*fP[1]+fP[2]*fP[2]+Mass*Mass);
 172     for(i=0; i<=2; i++){
 173        dddp[i] = ddp[i];
 174     }
 175     dddp0 = TMath::Sqrt(dddp[0]*dddp[0]+dddp[1]*dddp[1]+dddp[2]*dddp[2]+Mass*Mass);
 176
 177     TVector3 b(fP[0]/fP0, fP[1]/fP0, fP[2]/fP0);
 178     TLorentzVector pFermi(dddp[0], dddp[1], dddp[2], dddp0);
 179
 180     pFermi.Boost(b);
 181     for(i=0; i<=2; i++){
 182        fBoostP[i] = pFermi[i];
 183        fP[i] = pFermi[i];
 184     }
 185
 186   }
 187
 188   for(i=0; i<=2; i++){
 189      fPTrack[i] = fP[i];
 190   }
 191
 192   Float_t polar[3] = {0,0,0};
 193   gAlice->SetTrack(fTrackIt,-1,fIpart,fPTrack,fOrigin.GetArray(),polar,0,
 194                    kPPrimary,nt);
 195   if(fDebugOpt == 1){
 196     printf("\n\n                Track momentum:\n");
 197     printf("\n   fPTrack = %f, %f, %f \n",fPTrack[0],fPTrack[1],fPTrack[2]);
 198   }
 199 }
 200
 201 //_____________________________________________________________________________
 202 void AliGenZDC::FermiTwoGaussian(Float_t A, Float_t Z, Double_t *fPp,
 203                 Double_t *fProbintp, Double_t *fProbintn)
 204 {
 205 //
 206 // Momenta distributions according to the "double-gaussian"
 207 // distribution (Ilinov) - equal for protons and neutrons
 208 //
 209
 210    fProbintp[0] = 0;
 211    fProbintn[0] = 0;
 212    Double_t sig1 = 0.113;
 213    Double_t sig2 = 0.250;
 214    Double_t alfa = 0.18*(TMath::Power((A/12.),(Float_t)1/3));
 215    Double_t xk = (2*k2PI)/((1.+alfa)*(TMath::Power(k2PI,1.5)));
 216
 217    for(Int_t i=1; i<=200; i++){
 218       Double_t p = i*0.005;
 219       fPp[i] = p;
 220       Double_t e1 = (p*p)/(2.*sig1*sig1);
 221       Double_t e2 = (p*p)/(2.*sig2*sig2);
 222       Double_t f1 = TMath::Exp(-(e1));
 223       Double_t f2 = TMath::Exp(-(e2));
 224       Double_t probp = xk*p*p*(f1/(TMath::Power(sig1,3.))+
 225                       alfa*f2/(TMath::Power(sig2,3.)))*0.005;
 226       fProbintp[i] = fProbintp[i-1] + probp;
 227       fProbintn[i] = fProbintp[i];
 228    }
 229    if(fDebugOpt == 1){
 230      printf("\n\n               Initialization of Fermi momenta distribution \n");
 231      for(Int_t i=0; i<=200; i++){
 232         printf(" fProbintp[%d] = %f, fProbintn[%d] = %f\n",i,fProbintp[i],i,fProbintn[i]);
 233      }
 234    }
 235 }
 236 //_____________________________________________________________________________
 237 void AliGenZDC::ExtractFermi(Int_t id, Double_t *fPp, Double_t *fProbintp,
 238                 Double_t *fProbintn, Double_t *ddp)
 239 {
 240 //
 241 // Compute Fermi momentum for spectator nucleons
 242 //
 243
 244   Int_t i;
 245   Float_t xx = gRandom->Rndm();
 246   assert ( id==kProton || id==kNeutron );
 247   if(id==kProton){
 248     for(i=1; i<=200; i++){
 249        if((xx>=fProbintp[i-1]) && (xx<fProbintp[i])) break;
 250        }
 251   }
 252   else {
 253     for(i=0; i<=200; i++){
 254        if((xx>=fProbintn[i-1]) && (xx<fProbintn[i])) break;
 255        }
 256    }
 257          Float_t pext = fPp[i]+0.001;
 258          Float_t phi = k2PI*(gRandom->Rndm());
 259          Float_t cost = (1.-2.*(gRandom->Rndm()));
 260          Float_t tet = TMath::ACos(cost);
 261          ddp[0] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Cos(phi);
 262          ddp[1] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Sin(phi);
 263          ddp[2] = pext*cost;
 264
 265   if(fDebugOpt == 1){
 266     printf("\n\n                Extraction of Fermi momentum\n");
 267     printf("\n  pxFermi = %f  pyFermi = %f  pzFermi = %f \n",ddp[0],ddp[1],ddp[2]);
 268   }
 269 }
 270
 271 //_____________________________________________________________________________
 272 void AliGenZDC::BeamDivCross(Int_t icross, Float_t fBeamDiv, Float_t fBeamCrossAngle,
 273                 Int_t fBeamCrossPlane, Double_t *pLab)
 274 {
 275   Double_t tetpart, fipart, tetdiv=0, fidiv=0, angleSum[2], tetsum, fisum;
 276   Double_t rvec;
 277
 278   Int_t i;
 279   Double_t pmq = 0.;
 280   for(i=0; i<=2; i++){
 281      pmq = pmq+pLab[i]*pLab[i];
 282   }
 283   Double_t pmod = TMath::Sqrt(pmq);
 284
 285   if(icross==0){
 286     rvec = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
 287     tetdiv = fBeamDiv * TMath::Abs(rvec);
 288     fidiv = (gRandom->Rndm())*k2PI;
 289   }
 290   else if(icross==1){
 291     if(fBeamCrossPlane==0.){
 292       tetdiv = 0.;
 293       fidiv = 0.;
 294     }
 295     else if(fBeamCrossPlane==1.){
 296       tetdiv = fBeamCrossAngle;
 297       fidiv = 0.;
 298     }
 299     else if(fBeamCrossPlane==2.){
 300       tetdiv = fBeamCrossAngle;
 301       fidiv = k2PI/4.;
 302     }
 303   }
 304
 305   tetpart = TMath::ATan(TMath::Sqrt(pLab[0]*pLab[0]+pLab[1]*pLab[1])/pLab[2]);
 306   if(pLab[1]!=0. || pLab[0]!=0.){
 307     fipart = TMath::ATan2(pLab[1],pLab[0]);
 308   }
 309   else{
 310     fipart = 0.;
 311   }
 312   if(fipart<0.) {fipart = fipart+k2PI;}
 313   tetdiv = tetdiv*kRaddeg;
 314   fidiv = fidiv*kRaddeg;
 315   tetpart = tetpart*kRaddeg;
 316   fipart = fipart*kRaddeg;
 317   AddAngle(tetpart,fipart,tetdiv,fidiv,angleSum);
 318   tetsum = angleSum[0];
 319   fisum  = angleSum[1];
 320   tetsum = tetsum*kDegrad;
 321   fisum = fisum*kDegrad;
 322   pLab[0] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Cos(fisum);
 323   pLab[1] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Sin(fisum);
 324   pLab[2] = pmod*TMath::Cos(tetsum);
 325   if(fDebugOpt == 1){
 326     printf("\n\n                Beam divergence and crossing angle\n");
 327     for(i=0; i<=2; i++){
 328        printf("         pLab[%d] = %f\n",i,pLab[i]);
 329     }
 330   }
 331 }
 332
 333 //_____________________________________________________________________________
 334 void  AliGenZDC::AddAngle(Double_t theta1, Double_t phi1, Double_t theta2,
 335                Double_t phi2, Double_t *angleSum)
 336 {
 337   Double_t temp, conv, cx, cy, cz, ct1, st1, ct2, st2, cp1, sp1, cp2, sp2;
 338   Double_t rtetsum, tetsum, fisum;
 339
 340   temp = -1.;
 341   conv = 180./TMath::ACos(temp);
 342
 343   ct1 = TMath::Cos(theta1/conv);
 344   st1 = TMath::Sin(theta1/conv);
 345   cp1 = TMath::Cos(phi1/conv);
 346   sp1 = TMath::Sin(phi1/conv);
 347   ct2 = TMath::Cos(theta2/conv);
 348   st2 = TMath::Sin(theta2/conv);
 349   cp2 = TMath::Cos(phi2/conv);
 350   sp2 = TMath::Sin(phi2/conv);
 351   cx = ct1*cp1*st2*cp2+st1*cp1*ct2-sp1*st2*sp2;
 352   cy = ct1*sp1*st2*cp2+st1*sp1*ct2+cp1*st2*sp2;
 353   cz = ct1*ct2-st1*st2*cp2;
 354
 355   rtetsum = TMath::ACos(cz);
 356   tetsum = conv*rtetsum;
 357   if(tetsum==0. || tetsum==180.){
 358     fisum = 0.;
 359     return;
 360   }
 361   temp = cx/TMath::Sin(rtetsum);
 362   if(temp>1.) temp=1.;
 363   if(temp<-1.) temp=-1.;
 364   fisum = conv*TMath::ACos(temp);
 365   if(cy<0) {fisum = 360.-fisum;}
 366   angleSum[0] = tetsum;
 367   angleSum[1] = fisum;
 368 }
 369