b4f3f2b93950d1dcb33e71eef78d8e63d45b8277
[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 1.4  2000/10/05 08:02:47  fca
19 Correction of the generator direction
20
21 Revision 1.3  2000/10/02 21:28:20  fca
22 Removal of useless dependecies via forward declarations
23
24 Revision 1.2  2000/07/11 11:12:34  fca
25 Some syntax corrections for non standard HP aCC
26
27 Revision 1.1  2000/07/10 13:58:01  fca
28 New version of ZDC from E.Scomparin & C.Oppedisano
29
30 Revision 1.7  2000/01/19 17:17:40  fca
31
32 Revision 1.6  1999/09/29 09:24:35  fca
33 Introduction of the Copyright and cvs Log
34
35 */
36 #include <assert.h>
37
38 #include <TRandom.h>
39 #include <TLorentzVector.h>
40 #include <TVector3.h>
41 #include "TDatabasePDG.h"
42
43 #include "AliGenZDC.h"
44 #include "AliConst.h"
45 #include "AliPDG.h"
46 #include "AliRun.h"
47  
48 ClassImp(AliGenZDC)
49  
50 //_____________________________________________________________________________
51 AliGenZDC::AliGenZDC()
52    :AliGenerator()
53 {
54   //
55   // Default constructor
56   //
57   fIpart = 0;
58 }
59
60 //_____________________________________________________________________________
61 AliGenZDC::AliGenZDC(Int_t npart)
62    :AliGenerator(npart)
63 {
64   //
65   // Standard constructor
66   //
67   fName = "AliGenZDC";
68   fTitle = "Generation of Test Particles for ZDCs";
69   fIpart = kNeutron;
70   fCosx  = 0.;
71   fCosy  = 0.;
72   fCosz  = 1.;
73   fPseudoRapidity = 0.;
74   fFermiflag = 1;
75   // LHC values for beam divergence and crossing angle
76   fBeamDiv = 0.000032;
77   fBeamCrossAngle = 0.0001;
78   fBeamCrossPlane = 2;
79 }
80
81 //_____________________________________________________________________________
82 void AliGenZDC::Init()
83 {
84   printf("              AliGenZDC initialized with:\n");
85   printf("   Fermi flag = %d, Beam Divergence = %f, Crossing Angle "
86          "= %f, Crossing Plane = %d\n\n", fFermiflag, fBeamDiv, fBeamCrossAngle,
87          fBeamCrossPlane);
88   //Initialize Fermi momentum distributions for Pb-Pb
89   FermiTwoGaussian(207.,82.,fPp,fProbintp,fProbintn);
90 }  
91   
92 //_____________________________________________________________________________
93 void AliGenZDC::Generate()
94 {
95   //
96   // Generate one trigger (n or p)
97   //
98   Int_t i;
99
100   Double_t mass, pLab[3], fP0, ddp[3], dddp0, dddp[3];
101   Float_t ptot = fPMin;
102   Int_t nt;
103   
104   if(fPseudoRapidity==0.){ 
105     pLab[0] = ptot*fCosx;
106     pLab[1] = ptot*fCosy;
107     pLab[2] = ptot*fCosz;
108   }
109   else{
110     Float_t scang = 2*TMath::ATan(TMath::Exp(-(fPseudoRapidity)));
111     pLab[0] = -ptot*TMath::Sin(scang);
112     pLab[1] = 0.;
113     pLab[2] = ptot*TMath::Cos(scang);
114   }
115   for(i=0; i<=2; i++){
116      fPInit[i] = pLab[i];
117      fP[i] = pLab[i];
118   }
119   
120   // Beam divergence and crossing angle
121   if(fBeamCrossAngle!=0.) {
122     BeamDivCross(1,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);
123     for(i=0; i<=2; i++){
124        fP[i] = pLab[i];
125     }
126   }
127   if(fBeamDiv!=0.) {
128     BeamDivCross(0,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);
129     for(i=0; i<=2; i++){
130        fP[i] = pLab[i];
131     }
132   }
133
134   // If required apply the Fermi momentum
135   if(fFermiflag==1){
136     if((fIpart==kProton) || (fIpart==kNeutron)){
137       ExtractFermi(fIpart,fPp,fProbintp,fProbintn,ddp);
138     }
139     mass=gAlice->PDGDB()->GetParticle(fIpart)->Mass();
140     fP0 = TMath::Sqrt(fP[0]*fP[0]+fP[1]*fP[1]+fP[2]*fP[2]+mass*mass);
141     for(i=0; i<=2; i++){
142        dddp[i] = ddp[i];
143     }
144     dddp0 = TMath::Sqrt(dddp[0]*dddp[0]+dddp[1]*dddp[1]+dddp[2]*dddp[2]+mass*mass);
145     
146     TVector3 b(fP[0]/fP0, fP[1]/fP0, fP[2]/fP0);
147     TLorentzVector pFermi(dddp[0], dddp[1], dddp[2], dddp0);
148
149     
150     pFermi.Boost(b);
151
152     for(i=0; i<=2; i++){
153        fBoostP[i] = pFermi[i];
154        fP[i] = pFermi[i];
155     }
156
157   }
158   
159   for(i=0; i<=2; i++){
160      fPTrack[i] = fP[i];
161   }
162       
163   Float_t polar[3] = {0,0,0};
164 //  printf("fPTrack = %f, %f, %f \n",fPTrack[0],fPTrack[1],fPTrack[2]);
165   gAlice->SetTrack(fTrackIt,-1,fIpart,fPTrack,fOrigin.GetArray(),polar,0,
166                    "Primary",nt);
167 }
168
169 //_____________________________________________________________________________
170 void AliGenZDC::FermiTwoGaussian(Double_t A, Float_t Z, Double_t* fPp, Double_t*
171                 fProbintp, Double_t* fProbintn)
172 {
173 //
174 // Momenta distributions according to the "double-gaussian"
175 // distribution (Ilinov) - equal for protons and neutrons
176 //
177 //   printf("           Initialization of Fermi momenta distribution\n");
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 //      printf(" fProbintp[%d] = %f, fProbintp[%d] = %f\n",i,fProbintp[i],i,fProbintn[i]);
197    }
198
199 //_____________________________________________________________________________
200 void AliGenZDC::ExtractFermi(Int_t id, Double_t* fPp, Double_t* fProbintp,
201                 Double_t* fProbintn, Double_t* ddp)
202 {
203 //
204 // Compute Fermi momentum for spectator nucleons
205 //
206 //  printf("            Extraction of Fermi momentum\n");
207
208   Int_t i;
209   Float_t xx = gRandom->Rndm();
210   assert ( id==kProton || id==kNeutron );
211   if(id==kProton){
212     for(i=0; i<=200; i++){
213        if((xx>=fProbintp[i-1]) && (xx<fProbintp[i])) break;
214        }
215   }
216   else {
217     for(i=0; i<=200; i++){
218        if((xx>=fProbintn[i-1]) && (xx<fProbintn[i])) break;
219        }
220    }
221          Float_t pext = fPp[i]+0.001;
222          Float_t phi = k2PI*(gRandom->Rndm());
223          Float_t cost = (1.-2.*(gRandom->Rndm()));
224          Float_t tet = TMath::ACos(cost);
225          ddp[0] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Cos(phi);
226          ddp[1] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Sin(phi);
227          ddp[2] = pext*cost;
228 //  printf(" pFx = %f  pFy = %f  pFz = %f \n",ddp[0],ddp[1],ddp[2]); 
229 }
230
231 //_____________________________________________________________________________
232 void AliGenZDC::BeamDivCross(Int_t icross, Float_t fBeamDiv, Float_t fBeamCrossAngle, 
233                 Int_t fBeamCrossPlane, Double_t* pLab)
234 {
235   Double_t tetpart, fipart, tetdiv=0, fidiv=0, angleSum[2], tetsum, fisum;
236   Double_t rvec;
237
238 //  printf("            Beam divergence and crossing angle\n");
239   Int_t i;
240   Double_t pmq = 0.;
241   for(i=0; i<=2; i++){
242      pmq = pmq+pLab[i]*pLab[i];
243   }
244   Double_t pmod = TMath::Sqrt(pmq);
245
246   if(icross==0){
247     rvec = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
248     tetdiv = fBeamDiv * TMath::Abs(rvec);
249     fidiv = (gRandom->Rndm())*k2PI;
250   }
251   else if(icross==1){
252     if(fBeamCrossPlane==0.){
253       tetdiv = 0.;
254       fidiv = 0.;
255     }
256     else if(fBeamCrossPlane==1.){
257       tetdiv = fBeamCrossAngle;
258       fidiv = 0.;
259     }
260     else if(fBeamCrossPlane==2.){
261       tetdiv = fBeamCrossAngle;
262       fidiv = k2PI/4.;
263     }
264   }
265
266   tetpart = TMath::ATan(TMath::Sqrt(pLab[0]*pLab[0]+pLab[1]*pLab[1])/pLab[2]);
267   if(pLab[1]!=0. || pLab[0]!=0.){
268     fipart = TMath::ATan2(pLab[1],pLab[0]);
269   }
270   else{
271     fipart = 0.;
272   }
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   for(i=0; i<=2; i++){
287      fDivP[i] = pLab[i];
288   }
289 }
290   
291 //_____________________________________________________________________________
292 void  AliGenZDC::AddAngle(Double_t theta1, Double_t phi1, Double_t theta2,
293                Double_t phi2, Double_t* angleSum)
294 {
295   Double_t temp, conv, cx, cy, cz, ct1, st1, ct2, st2, cp1, sp1, cp2, sp2;
296   Double_t rtetsum, tetsum, fisum;
297   
298   temp = -1.;
299   conv = 180./TMath::ACos(temp);
300   
301   ct1 = TMath::Cos(theta1/conv);
302   st1 = TMath::Sin(theta1/conv);
303   cp1 = TMath::Cos(phi1/conv);
304   sp1 = TMath::Sin(phi1/conv);
305   ct2 = TMath::Cos(theta2/conv);
306   st2 = TMath::Sin(theta2/conv);
307   cp2 = TMath::Cos(phi2/conv);
308   sp2 = TMath::Sin(phi2/conv);
309   cx = ct1*cp1*st2*cp2+st1*cp1*ct2-sp1*st2*sp2;
310   cy = ct1*sp1*st2*cp2+st1*sp1*ct2+cp1*st2*sp2;
311   cz = ct1*ct2-st1*st2*cp2;
312   
313   rtetsum = TMath::ACos(cz);
314   tetsum = conv*rtetsum;
315   if(tetsum==0. || tetsum==180.){
316     fisum = 0.;
317     return;
318   }
319   temp = cx/TMath::Sin(rtetsum);
320   if(temp>1.) temp=1.;
321   if(temp<-1.) temp=-1.;
322   fisum = conv*TMath::ACos(temp);
323   if(cy<0) {fisum = 360.-fisum;}
324   angleSum[0] = tetsum;
325   angleSum[1] = fisum;
326 }  
327