bcbaa6ef81b2ac0fc48ca202672e26a6d7eeee6f
[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 1.6  2000/11/30 17:16:14  coppedis
19 Changes suggested by fca
20
21 Revision 1.5  2000/11/22 11:30:12  coppedis
22 Major code revision
23
24 Revision 1.4  2000/10/05 08:02:47  fca
25 Correction of the generator direction
26
27 Revision 1.3  2000/10/02 21:28:20  fca
28 Removal of useless dependecies via forward declarations
29
30 Revision 1.2  2000/07/11 11:12:34  fca
31 Some syntax corrections for non standard HP aCC
32
33 Revision 1.1  2000/07/10 13:58:01  fca
34 New version of ZDC from E.Scomparin & C.Oppedisano
35
36 Revision 1.7  2000/01/19 17:17:40  fca
37
38 Revision 1.6  1999/09/29 09:24:35  fca
39 Introduction of the Copyright and cvs Log
40
41 */
42 #include <assert.h>
43
44 #include <TRandom.h>
45 #include <TLorentzVector.h>
46 #include <TVector3.h>
47 #include "TDatabasePDG.h"
48
49 #include "AliGenZDC.h"
50 #include "AliConst.h"
51 #include "AliPDG.h"
52 #include "AliRun.h"
53 #include "AliMCProcess.h"
54  
55 ClassImp(AliGenZDC)
56  
57 //_____________________________________________________________________________
58 AliGenZDC::AliGenZDC()
59    :AliGenerator()
60 {
61   //
62   // Default constructor
63   //
64   fIpart = 0;
65 }
66
67 //_____________________________________________________________________________
68 AliGenZDC::AliGenZDC(Int_t npart)
69    :AliGenerator(npart)
70 {
71   //
72   // Standard constructor
73   //
74   fName = "AliGenZDC";
75   fTitle = "Generation of Test Particles for ZDCs";
76   fIpart = kNeutron;
77   fCosx  = 0.;
78   fCosy  = 0.;
79   fCosz  = 1.;
80   fPseudoRapidity = 0.;
81   
82   fFermiflag = 1;
83   // LHC values for beam divergence and crossing angle
84   fBeamDiv = 0.000032;
85   fBeamCrossAngle = 0.0001;
86   fBeamCrossPlane = 2;
87   
88   Int_t i, j;
89   for(i=0; i<201; i++){
90      fProbintp[i] = 0;
91      fProbintn[i] = 0;
92   }
93   for(j=0; j<3; j++){
94      fPp[i] = 0;
95   }
96   fDebugOpt = 0;
97 }
98
99 //_____________________________________________________________________________
100 void AliGenZDC::Init()
101 {
102   printf("\n\n          AliGenZDC initialized with:\n");
103   printf("   Fermi flag = %d, Beam Divergence = %f, Crossing Angle "
104          "= %f, Crossing Plane = %d\n\n", fFermiflag, fBeamDiv, fBeamCrossAngle,
105          fBeamCrossPlane);
106
107   //Initialize Fermi momentum distributions for Pb-Pb
108   FermiTwoGaussian(207.,82.,fPp,fProbintp,fProbintn);
109 }  
110   
111 //_____________________________________________________________________________
112 void AliGenZDC::Generate()
113 {
114   //
115   // Generate one trigger (n or p)
116   //
117   Int_t i;
118
119   Double_t Mass, pLab[3], fP0, fP[3], fBoostP[3], ddp[3], dddp0, dddp[3]; 
120   Float_t  fPTrack[3], ptot = fPMin;
121   Int_t nt;
122   
123   if(fPseudoRapidity==0.){ 
124     pLab[0] = ptot*fCosx;
125     pLab[1] = ptot*fCosy;
126     pLab[2] = ptot*fCosz;
127   }
128   else{
129     Float_t scang = 2*TMath::ATan(TMath::Exp(-(fPseudoRapidity)));
130     pLab[0] = -ptot*TMath::Sin(scang);
131     pLab[1] = 0.;
132     pLab[2] = ptot*TMath::Cos(scang);
133   }
134   for(i=0; i<=2; i++){
135      fP[i] = pLab[i];
136   }
137   
138   if(fDebugOpt == 1){
139     printf("\n\n                Initial momentum :      \n");
140     for(i=0; i<=2; i++){
141        printf(" p[%d] = %f\n",i,pLab[i]);
142     }
143   }
144   
145   // Beam divergence and crossing angle
146   if(fBeamCrossAngle!=0.) {
147     BeamDivCross(1,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);
148     for(i=0; i<=2; i++){
149        fP[i] = pLab[i];
150     }
151   }
152   if(fBeamDiv!=0.) {
153     BeamDivCross(0,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);
154     for(i=0; i<=2; i++){
155        fP[i] = pLab[i];
156     }
157   }
158
159   // If required apply the Fermi momentum
160   if(fFermiflag==1){
161     if((fIpart==kProton) || (fIpart==kNeutron)){
162       ExtractFermi(fIpart,fPp,fProbintp,fProbintn,ddp);
163     }
164     Mass=gAlice->PDGDB()->GetParticle(fIpart)->Mass();
165     fP0 = TMath::Sqrt(fP[0]*fP[0]+fP[1]*fP[1]+fP[2]*fP[2]+Mass*Mass);
166     for(i=0; i<=2; i++){
167        dddp[i] = ddp[i];
168     }
169     dddp0 = TMath::Sqrt(dddp[0]*dddp[0]+dddp[1]*dddp[1]+dddp[2]*dddp[2]+Mass*Mass);
170     
171     TVector3 b(fP[0]/fP0, fP[1]/fP0, fP[2]/fP0);
172     TLorentzVector pFermi(dddp[0], dddp[1], dddp[2], dddp0);
173
174     
175     pFermi.Boost(b);
176
177     for(i=0; i<=2; i++){
178        fBoostP[i] = pFermi[i];
179        fP[i] = pFermi[i];
180     }
181
182   }
183   
184   for(i=0; i<=2; i++){
185      fPTrack[i] = fP[i];
186   }
187       
188   Float_t polar[3] = {0,0,0};
189   gAlice->SetTrack(fTrackIt,-1,fIpart,fPTrack,fOrigin.GetArray(),polar,0,
190                    kPPrimary,nt);
191   if(fDebugOpt == 1){
192     printf("\n\n                Track momentum:\n");
193     printf("\n   fPTrack = %f, %f, %f \n",fPTrack[0],fPTrack[1],fPTrack[2]);
194   }
195 }
196
197 //_____________________________________________________________________________
198 void AliGenZDC::FermiTwoGaussian(Float_t A, Float_t Z, Double_t *fPp, 
199                 Double_t *fProbintp, Double_t *fProbintn)
200 {
201 //
202 // Momenta distributions according to the "double-gaussian"
203 // distribution (Ilinov) - equal for protons and neutrons
204 //
205
206    fProbintp[0] = 0;
207    fProbintn[0] = 0;
208    Double_t sig1 = 0.113;
209    Double_t sig2 = 0.250;
210    Double_t alfa = 0.18*(TMath::Power((A/12.),(Float_t)1/3));
211    Double_t xk = (2*k2PI)/((1.+alfa)*(TMath::Power(k2PI,1.5)));
212    
213    for(Int_t i=1; i<=200; i++){
214       Double_t p = i*0.005;
215       fPp[i] = p;
216       Double_t e1 = (p*p)/(2.*sig1*sig1);
217       Double_t e2 = (p*p)/(2.*sig2*sig2);
218       Double_t f1 = TMath::Exp(-(e1));
219       Double_t f2 = TMath::Exp(-(e2));
220       Double_t probp = xk*p*p*(f1/(TMath::Power(sig1,3.))+
221                       alfa*f2/(TMath::Power(sig2,3.)))*0.005;
222       fProbintp[i] = fProbintp[i-1] + probp;
223       fProbintn[i] = fProbintp[i];
224    }
225    if(fDebugOpt == 1){
226      printf("\n\n               Initialization of Fermi momenta distribution \n");
227      for(Int_t i=0; i<=200; i++){
228         printf(" fProbintp[%d] = %f, fProbintn[%d] = %f\n",i,fProbintp[i],i,fProbintn[i]);
229      }
230    }
231
232 //_____________________________________________________________________________
233 void AliGenZDC::ExtractFermi(Int_t id, Double_t *fPp, Double_t *fProbintp,
234                 Double_t *fProbintn, Double_t *ddp)
235 {
236 //
237 // Compute Fermi momentum for spectator nucleons
238 //
239   
240   Int_t i;
241   Float_t xx = gRandom->Rndm();
242   assert ( id==kProton || id==kNeutron );
243   if(id==kProton){
244     for(i=0; i<=200; i++){
245        if((xx>=fProbintp[i-1]) && (xx<fProbintp[i])) break;
246        }
247   }
248   else {
249     for(i=0; i<=200; i++){
250        if((xx>=fProbintn[i-1]) && (xx<fProbintn[i])) break;
251        }
252    }
253          Float_t pext = fPp[i]+0.001;
254          Float_t phi = k2PI*(gRandom->Rndm());
255          Float_t cost = (1.-2.*(gRandom->Rndm()));
256          Float_t tet = TMath::ACos(cost);
257          ddp[0] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Cos(phi);
258          ddp[1] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Sin(phi);
259          ddp[2] = pext*cost;
260
261   if(fDebugOpt == 1){
262     printf("\n\n                Extraction of Fermi momentum\n");
263     printf("\n  pxFermi = %f  pyFermi = %f  pzFermi = %f \n",ddp[0],ddp[1],ddp[2]); 
264   }
265 }
266
267 //_____________________________________________________________________________
268 void AliGenZDC::BeamDivCross(Int_t icross, Float_t fBeamDiv, Float_t fBeamCrossAngle, 
269                 Int_t fBeamCrossPlane, Double_t *pLab)
270 {
271   Double_t tetpart, fipart, tetdiv=0, fidiv=0, angleSum[2], tetsum, fisum;
272   Double_t rvec;
273
274   Int_t i;
275   Double_t pmq = 0.;
276   for(i=0; i<=2; i++){
277      pmq = pmq+pLab[i]*pLab[i];
278   }
279   Double_t pmod = TMath::Sqrt(pmq);
280
281   if(icross==0){
282     rvec = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
283     tetdiv = fBeamDiv * TMath::Abs(rvec);
284     fidiv = (gRandom->Rndm())*k2PI;
285   }
286   else if(icross==1){
287     if(fBeamCrossPlane==0.){
288       tetdiv = 0.;
289       fidiv = 0.;
290     }
291     else if(fBeamCrossPlane==1.){
292       tetdiv = fBeamCrossAngle;
293       fidiv = 0.;
294     }
295     else if(fBeamCrossPlane==2.){
296       tetdiv = fBeamCrossAngle;
297       fidiv = k2PI/4.;
298     }
299   }
300
301   tetpart = TMath::ATan(TMath::Sqrt(pLab[0]*pLab[0]+pLab[1]*pLab[1])/pLab[2]);
302   if(pLab[1]!=0. || pLab[0]!=0.){
303     fipart = TMath::ATan2(pLab[1],pLab[0]);
304   }
305   else{
306     fipart = 0.;
307   }
308   if(fipart<0.) {fipart = fipart+k2PI;}
309   tetdiv = tetdiv*kRaddeg;
310   fidiv = fidiv*kRaddeg;
311   tetpart = tetpart*kRaddeg;
312   fipart = fipart*kRaddeg;
313   AddAngle(tetpart,fipart,tetdiv,fidiv,angleSum);
314   tetsum = angleSum[0];
315   fisum  = angleSum[1];
316   tetsum = tetsum*kDegrad;
317   fisum = fisum*kDegrad;
318   pLab[0] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Cos(fisum);
319   pLab[1] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Sin(fisum);
320   pLab[2] = pmod*TMath::Cos(tetsum);
321   if(fDebugOpt == 1){
322     printf("\n\n                Beam divergence and crossing angle\n");
323     for(i=0; i<=2; i++){
324        printf("         pLab[%d] = %f\n",i,pLab[i]);
325     }
326   }
327 }
328   
329 //_____________________________________________________________________________
330 void  AliGenZDC::AddAngle(Double_t theta1, Double_t phi1, Double_t theta2,
331                Double_t phi2, Double_t *angleSum)
332 {
333   Double_t temp, conv, cx, cy, cz, ct1, st1, ct2, st2, cp1, sp1, cp2, sp2;
334   Double_t rtetsum, tetsum, fisum;
335   
336   temp = -1.;
337   conv = 180./TMath::ACos(temp);
338   
339   ct1 = TMath::Cos(theta1/conv);
340   st1 = TMath::Sin(theta1/conv);
341   cp1 = TMath::Cos(phi1/conv);
342   sp1 = TMath::Sin(phi1/conv);
343   ct2 = TMath::Cos(theta2/conv);
344   st2 = TMath::Sin(theta2/conv);
345   cp2 = TMath::Cos(phi2/conv);
346   sp2 = TMath::Sin(phi2/conv);
347   cx = ct1*cp1*st2*cp2+st1*cp1*ct2-sp1*st2*sp2;
348   cy = ct1*sp1*st2*cp2+st1*sp1*ct2+cp1*st2*sp2;
349   cz = ct1*ct2-st1*st2*cp2;
350   
351   rtetsum = TMath::ACos(cz);
352   tetsum = conv*rtetsum;
353   if(tetsum==0. || tetsum==180.){
354     fisum = 0.;
355     return;
356   }
357   temp = cx/TMath::Sin(rtetsum);
358   if(temp>1.) temp=1.;
359   if(temp<-1.) temp=-1.;
360   fisum = conv*TMath::ACos(temp);
361   if(cy<0) {fisum = 360.-fisum;}
362   angleSum[0] = tetsum;
363   angleSum[1] = fisum;
364 }  
365