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 #include <assert.h>
  19
  20 #include <TDatabasePDG.h>
  21 #include <TLorentzVector.h>
  22 #include <TMCProcess.h>
  23 #include <TPDGCode.h>
  24 #include <TRandom.h>
  25 #include <TVector3.h>
  26
  27 #include "AliConst.h"
  28 #include "AliGenZDC.h"
  29 #include "AliRun.h"
  30 #include "AliMC.h"
  31
  32 ClassImp(AliGenZDC)
  33
  34 //_____________________________________________________________________________
  35 AliGenZDC::AliGenZDC()
  36    :AliGenerator()
  37 {
  38   //
  39   // Default constructor
  40   //
  41   fIpart = 0;
  42 }
  43
  44 //_____________________________________________________________________________
  45 AliGenZDC::AliGenZDC(Int_t npart)
  46    :AliGenerator(npart)
  47 {
  48   //
  49   // Standard constructor
  50   //
  51   fName = "AliGenZDC";
  52   fTitle = "Generation of Test Particles for ZDCs";
  53   fIpart = kNeutron;
  54   fCosx  = 0.;
  55   fCosy  = 0.;
  56   fCosz  = 1.;
  57   fPseudoRapidity = 0.;
  58
  59   fFermiflag = 1;
  60   // LHC values for beam divergence and crossing angle
  61   fBeamDiv = 0.000032;
  62   fBeamCrossAngle = 0.0001;
  63   fBeamCrossPlane = 2;
  64
  65   Int_t i, j;
  66   for(i=0; i<201; i++){
  67      fProbintp[i] = 0;
  68      fProbintn[i] = 0;
  69   }
  70   for(j=0; j<3; j++) fPp[i] = 0;
  71   fDebugOpt = 0;
  72 }
  73
  74 //_____________________________________________________________________________
  75 void AliGenZDC::Init()
  76 {
  77   printf("\n\n          AliGenZDC initialization:\n");
  78   printf("   Particle: %d, Track cosines: x = %f, y = %f, z = %f \n",
  79          fIpart,fCosx,fCosy,fCosz);
  80   printf("   Fermi flag = %d, Beam divergence = %f, Crossing angle "
  81          "= %f, Crossing plane = %d\n\n", fFermiflag, fBeamDiv, fBeamCrossAngle,
  82          fBeamCrossPlane);
  83
  84   //Initialize Fermi momentum distributions for Pb-Pb
  85   FermiTwoGaussian(207.,fPp,fProbintp,fProbintn);
  86 }
  87
  88 //_____________________________________________________________________________
  89 void AliGenZDC::Generate()
  90 {
  91   //
  92   // Generate one trigger (n or p)
  93   //
  94   Int_t i;
  95
  96   Double_t Mass, pLab[3], fP0, fP[3], fBoostP[3], ddp[3], dddp0, dddp[3];
  97   Float_t  fPTrack[3], ptot = fPMin;
  98   Int_t nt;
  99
 100   if(fPseudoRapidity==0.){
 101     pLab[0] = ptot*fCosx;
 102     pLab[1] = ptot*fCosy;
 103     pLab[2] = ptot*fCosz;
 104   }
 105   else{
 106     Float_t scang = 2*TMath::ATan(TMath::Exp(-(fPseudoRapidity)));
 107     pLab[0] = -ptot*TMath::Sin(scang);
 108     pLab[1] = 0.;
 109     pLab[2] = ptot*TMath::Cos(scang);
 110   }
 111   for(i=0; i<=2; i++) fP[i] = pLab[i];
 112   if(fDebugOpt == 1){
 113     printf("\n\n                Particle momentum before divergence and crossing\n");
 114     for(i=0; i<=2; i++)printf("         pLab[%d] = %f\n",i,pLab[i]);
 115   }
 116
 117   // Beam divergence and crossing angle
 118   if(fBeamCrossAngle!=0.) {
 119     BeamDivCross(1,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);
 120     for(i=0; i<=2; i++) fP[i] = pLab[i];
 121   }
 122   if(fBeamDiv!=0.) {
 123     BeamDivCross(0,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);
 124     for(i=0; i<=2; i++) fP[i] = pLab[i];
 125   }
 126
 127   // If required apply the Fermi momentum
 128   if(fFermiflag==1){
 129     if((fIpart==kProton) || (fIpart==kNeutron))
 130       ExtractFermi(fIpart,fPp,fProbintp,fProbintn,ddp);
 131     Mass=gAlice->PDGDB()->GetParticle(fIpart)->Mass();
 132     fP0 = TMath::Sqrt(fP[0]*fP[0]+fP[1]*fP[1]+fP[2]*fP[2]+Mass*Mass);
 133     for(i=0; i<=2; i++) dddp[i] = ddp[i];
 134     dddp0 = TMath::Sqrt(dddp[0]*dddp[0]+dddp[1]*dddp[1]+dddp[2]*dddp[2]+Mass*Mass);
 135
 136     TVector3 b(fP[0]/fP0, fP[1]/fP0, fP[2]/fP0);
 137     TLorentzVector pFermi(dddp[0], dddp[1], dddp[2], dddp0);
 138
 139     pFermi.Boost(b);
 140     for(i=0; i<=2; i++){
 141        fBoostP[i] = pFermi[i];
 142        fP[i] = pFermi[i];
 143     }
 144
 145   }
 146
 147   for(i=0; i<=2; i++) fPTrack[i] = fP[i];
 148
 149   Float_t polar[3] = {0,0,0};
 150   gAlice->GetMCApp()->PushTrack(fTrackIt,-1,fIpart,fPTrack,fOrigin.GetArray(),polar,0,
 151                    kPPrimary,nt);
 152   // -----------------------------------------------------------------------
 153   if(fDebugOpt == 1){
 154     printf("\n\n                Track momentum:\n");
 155     printf("\n   fPTrack = %f, %f, %f \n",fPTrack[0],fPTrack[1],fPTrack[2]);
 156   }
 157   else if(fDebugOpt == 2){
 158     FILE *file;
 159     if((file = fopen("SpectMomentum.dat","a")) == NULL){
 160       printf("Cannot open file  SpectMomentum.dat\n");
 161       return;
 162     }
 163     fprintf(file," %f \t %f \t %f \n",fPTrack[0],fPTrack[1],fPTrack[2]);
 164     fclose(file);
 165   }
 166
 167 }
 168
 169 //_____________________________________________________________________________
 170 void AliGenZDC::FermiTwoGaussian(Float_t A, Double_t *fPp,
 171                 Double_t *fProbintp, Double_t *fProbintn)
 172 {
 173 //
 174 // Momenta distributions according to the "double-gaussian"
 175 // distribution (Ilinov) - equal for protons and neutrons
 176 //
 177
 178    fProbintp[0] = 0;
 179    fProbintn[0] = 0;
 180    Double_t sig1 = 0.113;
 181    Double_t sig2 = 0.250;
 182    Double_t alfa = 0.18*(TMath::Power((A/12.),(Float_t)1/3));
 183    Double_t xk = (2*k2PI)/((1.+alfa)*(TMath::Power(k2PI,1.5)));
 184
 185    for(Int_t i=1; i<=200; i++){
 186       Double_t p = i*0.005;
 187       fPp[i] = p;
 188       Double_t e1 = (p*p)/(2.*sig1*sig1);
 189       Double_t e2 = (p*p)/(2.*sig2*sig2);
 190       Double_t f1 = TMath::Exp(-(e1));
 191       Double_t f2 = TMath::Exp(-(e2));
 192       Double_t probp = xk*p*p*(f1/(TMath::Power(sig1,3.))+
 193                       alfa*f2/(TMath::Power(sig2,3.)))*0.005;
 194       fProbintp[i] = fProbintp[i-1] + probp;
 195       fProbintn[i] = fProbintp[i];
 196    }
 197    if(fDebugOpt == 1){
 198      printf("\n\n               Initialization of Fermi momenta distribution \n");
 199      //for(Int_t i=0; i<=200; i++)
 200      //   printf(" fProbintp[%d] = %f, fProbintn[%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
 211   Int_t i;
 212   Float_t xx = gRandom->Rndm();
 213   assert ( id==kProton || id==kNeutron );
 214   if(id==kProton){
 215     for(i=1; i<=200; i++){
 216        if((xx>=fProbintp[i-1]) && (xx<fProbintp[i])) break;
 217        }
 218   }
 219   else {
 220     for(i=0; i<=200; i++){
 221        if((xx>=fProbintn[i-1]) && (xx<fProbintn[i])) break;
 222        }
 223    }
 224          Float_t pext = fPp[i]+0.001;
 225          Float_t phi = k2PI*(gRandom->Rndm());
 226          Float_t cost = (1.-2.*(gRandom->Rndm()));
 227          Float_t tet = TMath::ACos(cost);
 228          ddp[0] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Cos(phi);
 229          ddp[1] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Sin(phi);
 230          ddp[2] = pext*cost;
 231
 232   if(fDebugOpt == 1){
 233     printf("\n\n                Extraction of Fermi momentum\n");
 234     printf("\n  pxFermi = %f  pyFermi = %f  pzFermi = %f \n",ddp[0],ddp[1],ddp[2]);
 235   }
 236 }
 237
 238 //_____________________________________________________________________________
 239 void AliGenZDC::BeamDivCross(Int_t icross, Float_t fBeamDiv, Float_t fBeamCrossAngle,
 240                 Int_t fBeamCrossPlane, Double_t *pLab)
 241 {
 242   Double_t tetpart, fipart, tetdiv=0, fidiv=0, angleSum[2], tetsum, fisum;
 243   Double_t rvec;
 244
 245   Double_t pmq = 0.;
 246   Int_t i;
 247   for(i=0; i<=2; i++) pmq = pmq+pLab[i]*pLab[i];
 248   Double_t pmod = TMath::Sqrt(pmq);
 249
 250   if(icross==0){      // ##### Beam divergence
 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){ // ##### Crossing angle
 256     if(fBeamCrossPlane==0.){
 257       tetdiv = 0.;
 258       fidiv = 0.;
 259     }
 260     else if(fBeamCrossPlane==1.){     // Horizontal crossing plane
 261       tetdiv = fBeamCrossAngle;
 262       fidiv = 0.;
 263     }
 264     else if(fBeamCrossPlane==2.){     // Vertical crossing plane
 265       tetdiv = fBeamCrossAngle;
 266       fidiv = k2PI/4.;
 267     }
 268   }
 269
 270   tetpart = TMath::ATan2(TMath::Sqrt(pLab[0]*pLab[0]+pLab[1]*pLab[1]),pLab[2]);
 271   if(pLab[1]!=0. || pLab[0]!=0.) fipart = TMath::ATan2(pLab[1],pLab[0]);
 272   else fipart = 0.;
 273   if(fipart<0.) {fipart = fipart+k2PI;}
 274   tetdiv = tetdiv*kRaddeg;
 275   fidiv = fidiv*kRaddeg;
 276   tetpart = tetpart*kRaddeg;
 277   fipart = fipart*kRaddeg;
 278   AddAngle(tetpart,fipart,tetdiv,fidiv,angleSum);
 279   tetsum = angleSum[0];
 280   fisum  = angleSum[1];
 281   tetsum = tetsum*kDegrad;
 282   fisum = fisum*kDegrad;
 283   pLab[0] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Cos(fisum);
 284   pLab[1] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Sin(fisum);
 285   pLab[2] = pmod*TMath::Cos(tetsum);
 286   if(fDebugOpt == 1){
 287     if(icross==0) printf("\n\n          Beam divergence \n");
 288     else          printf("\n\n          Beam crossing \n");
 289     for(i=0; i<=2; i++)printf("         pLab[%d] = %f\n",i,pLab[i]);
 290   }
 291 }
 292
 293 //_____________________________________________________________________________
 294 void  AliGenZDC::AddAngle(Double_t theta1, Double_t phi1, Double_t theta2,
 295                Double_t phi2, Double_t *angleSum)
 296 {
 297   Double_t temp, conv, cx, cy, cz, ct1, st1, ct2, st2, cp1, sp1, cp2, sp2;
 298   Double_t rtetsum, tetsum, fisum;
 299
 300   temp = -1.;
 301   conv = 180./TMath::ACos(temp);
 302
 303   ct1 = TMath::Cos(theta1/conv);
 304   st1 = TMath::Sin(theta1/conv);
 305   cp1 = TMath::Cos(phi1/conv);
 306   sp1 = TMath::Sin(phi1/conv);
 307   ct2 = TMath::Cos(theta2/conv);
 308   st2 = TMath::Sin(theta2/conv);
 309   cp2 = TMath::Cos(phi2/conv);
 310   sp2 = TMath::Sin(phi2/conv);
 311   cx = ct1*cp1*st2*cp2+st1*cp1*ct2-sp1*st2*sp2;
 312   cy = ct1*sp1*st2*cp2+st1*sp1*ct2+cp1*st2*sp2;
 313   cz = ct1*ct2-st1*st2*cp2;
 314
 315   rtetsum = TMath::ACos(cz);
 316   tetsum = conv*rtetsum;
 317   if(tetsum==0. || tetsum==180.){
 318     fisum = 0.;
 319     return;
 320   }
 321   temp = cx/TMath::Sin(rtetsum);
 322   if(temp>1.) temp=1.;
 323   if(temp<-1.) temp=-1.;
 324   fisum = conv*TMath::ACos(temp);
 325   if(cy<0) {fisum = 360.-fisum;}
 326   angleSum[0] = tetsum;
 327   angleSum[1] = fisum;
 328 }
 329