c17bebe9cc7f24ec0e7a93464177573b24bcc7a5
[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 1.7  2000/01/19 17:17:40  fca
19
20 Revision 1.6  1999/09/29 09:24:35  fca
21 Introduction of the Copyright and cvs Log
22
23 */
24 #include <TRandom.h>
25 #include <TLorentzVector.h>
26 #include <TVector3.h>
27
28 #include "AliGenZDC.h"
29 #include "AliConst.h"
30 #include "AliPDG.h"
31 #include "AliRun.h"
32  
33 ClassImp(AliGenZDC)
34  
35 //_____________________________________________________________________________
36 AliGenZDC::AliGenZDC()
37    :AliGenerator()
38 {
39   //
40   // Default constructor
41   //
42   fIpart = 0;
43 }
44
45 //_____________________________________________________________________________
46 AliGenZDC::AliGenZDC(Int_t npart)
47    :AliGenerator(npart)
48 {
49   //
50   // Standard constructor
51   //
52   fName = "AliGenZDC";
53   fTitle = "Generation of Test Particles for ZDCs";
54   fIpart = kNeutron;
55   fCosx  = 0.;
56   fCosy  = 0.;
57   fCosz  = 1.;
58   fPseudoRapidity = 0.;
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
66 //_____________________________________________________________________________
67 void AliGenZDC::Init()
68 {
69   printf("              Initializing AliGenZDC\n");
70   printf("      Fermi flag = %d, Beam Divergence = %f, Crossing Angle "
71          "= %f, Crossing Plane = %d\n\n", fFermiflag, fBeamDiv, fBeamCrossAngle,
72          fBeamCrossPlane);
73   //Initialize Fermi momentum distributions for Pb-Pb
74   FermiTwoGaussian(207.,82.,fPp,fProbintp,fProbintn);
75 }  
76   
77 //_____________________________________________________________________________
78 void AliGenZDC::Generate()
79 {
80   //
81   // Generate one trigger (n or p)
82   //
83   Double_t mass, pLab[3], balp0, balp[3], ddp[3], dddp0, dddp[3];
84   Float_t ptot = fPMin;
85   Int_t nt;
86   
87   if(fPseudoRapidity==0.){
88     pLab[0] = ptot*fCosx;
89     pLab[1] = ptot*fCosy;
90     pLab[2] = ptot*fCosz;
91   }
92   else{
93     Float_t scang = 2*TMath::ATan(TMath::Exp(-(fPseudoRapidity)));
94     pLab[0] = -ptot*TMath::Sin(scang);
95     pLab[1] = 0.;
96     pLab[2] = ptot*TMath::Cos(scang);
97   }
98   for(Int_t i=0; i<=2; i++){
99      fP[i] = pLab[i];
100   }
101   
102   // Beam divergence and crossing angle
103   if(fBeamDiv!=0.) {BeamDivCross(0,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);}
104   if(fBeamCrossAngle!=0.) {BeamDivCross(1,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);}
105   
106   // If required apply the Fermi momentum
107   if(fFermiflag==1){
108     if((fIpart==kProton) || (fIpart==kNeutron)){
109       ExtractFermi(fIpart,fPp,fProbintp,fProbintn,ddp);
110     }
111     if(fIpart==kProton) {mass = 0.93956563;}
112     if(fIpart==kNeutron) {mass = 0.93827231;}
113 //  printf(" pLABx = %f  pLABy = %f  pLABz = %f \n",pLab[0],pLab[1],pLab[2]); 
114     for(Int_t i=0; i<=2; i++){
115        balp[i] = -pLab[i];
116     }
117     balp0 = TMath::Sqrt(pLab[0]*pLab[0]+pLab[1]*pLab[1]+pLab[2]*pLab[2]+mass*mass);
118     for(Int_t i=0; i<=2; i++){
119        dddp[i] = ddp[i];
120     }
121     dddp0 = TMath::Sqrt(dddp[0]*dddp[0]+dddp[1]*dddp[1]+dddp[2]*dddp[2]+mass*mass);
122     
123     TVector3 b(balp[0]/balp0, balp[1]/balp0, balp[2]/balp0);
124     TLorentzVector pFermi(dddp[0], dddp[1], dddp[2], dddp0);
125
126 //    printf(" pmu -> pLABx = %f  pLABy = %f  pLABz = %f  E = %f\n",
127 //           balp[0],balp[1],balp[2],balp0); 
128 //    printf(" Beta -> bx = %f  by = %f  bz = %f\n", b[0], b[1], b[2]);  
129 //    printf(" pFermi -> px = %f, py = %f, pz = %f\n", pFermi[0], pFermi[1], pFermi[2]);
130     
131     pFermi.Boost(b);
132
133 //    printf(" Boosted momentum -> px = %f, py = %f, pz = %f\n",
134 //           pFermi[0], pFermi[1], pFermi[2]);
135     for(Int_t i=0; i<=2; i++){
136        fBoostP[i] = pFermi[i];
137     }
138
139   }
140     
141   Float_t polar[3] = {0,0,0};
142   gAlice->SetTrack(fTrackIt,-1,fIpart,fBoostP,fOrigin.GetArray(),polar,0,
143                    "Primary",nt);
144 }
145
146 //_____________________________________________________________________________
147 void AliGenZDC::FermiTwoGaussian(Double_t A, Float_t Z, Double_t* fPp, Double_t*
148                 fProbintp, Double_t* fProbintn)
149 {
150 //
151 // Momenta distributions according to the "double-gaussian"
152 // distribution (Ilinov) - equal for protons and neutrons
153 //
154 //   printf("           Initialization of Fermi momenta distribution\n");
155    fProbintp[0] = 0;
156    fProbintn[0] = 0;
157    Double_t sig1 = 0.113;
158    Double_t sig2 = 0.250;
159    Double_t alfa = 0.18*(TMath::Power((A/12.),(Float_t)1/3));
160    Double_t xk = (2*k2PI)/((1.+alfa)*(TMath::Power(k2PI,1.5)));
161    
162    for(Int_t i=1; i<=200; i++){
163       Double_t p = i*0.005;
164       fPp[i] = p;
165 //      printf(" fPp[%d] = %f\n",i,fPp[i]);
166       Double_t e1 = (p*p)/(2.*sig1*sig1);
167       Double_t e2 = (p*p)/(2.*sig2*sig2);
168       Double_t f1 = TMath::Exp(-(e1));
169       Double_t f2 = TMath::Exp(-(e2));
170       Double_t probp = xk*p*p*(f1/(TMath::Power(sig1,3.))+
171                       alfa*f2/(TMath::Power(sig2,3.)))*0.005;
172 //      printf("        probp = %f\n",probp);
173       fProbintp[i] = fProbintp[i-1] + probp;
174       fProbintn[i] = fProbintp[i];
175 //      printf(" fProbintp[%d] = %f, fProbintp[%d] = %f\n",i,fProbintp[i],i,fProbintn[i]);
176    }
177
178 //_____________________________________________________________________________
179 void AliGenZDC::ExtractFermi(Int_t id, Double_t* fPp, Double_t* fProbintp,
180                 Double_t* fProbintn, Double_t* ddp)
181 {
182 //
183 // Compute Fermi momentum for spectator nucleons
184 //
185   Int_t i;
186   Float_t xx = gRandom->Rndm();
187   if(id==kProton){
188     for(i=0; i<=200; i++){
189        if((xx>=fProbintp[i-1]) && (xx<fProbintp[i])) break;
190        }
191   }
192   else if(id==kNeutron){
193     for(i=0; i<=200; i++){
194        if((xx>=fProbintn[i-1]) && (xx<fProbintn[i])) break;
195        }
196    }
197          Float_t pext = fPp[i]+0.001;
198          Float_t phi = k2PI*(gRandom->Rndm());
199          Float_t cost = (1.-2.*(gRandom->Rndm()));
200          Float_t tet = TMath::ACos(cost);
201          ddp[0] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Cos(phi);
202          ddp[1] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Sin(phi);
203          ddp[2] = pext*cost;
204 }
205
206 //_____________________________________________________________________________
207 void AliGenZDC::BeamDivCross(Int_t icross, Float_t fBeamDiv, Float_t fBeamCrossAngle, 
208                 Int_t fBeamCrossPlane, Double_t* pLab)
209 {
210   Double_t tetpart, fipart, tetdiv, fidiv, angleSum[2], tetsum, fisum, dplab[3];
211   Double_t rvec;
212   
213   Double_t pmq = 0.;
214   for(int i=0; i<=2; i++){
215      dplab[i] = pLab[i];
216      pmq = pmq+pLab[i]*pLab[i];
217   }
218   Double_t pmod = TMath::Sqrt(pmq);
219 //  printf("    pmod = %f\n",pmod);
220
221 //  printf("    icross = %d, fBeamDiv = %f\n",icross,fBeamDiv);
222   if(icross==0){
223     rvec = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
224     tetdiv = fBeamDiv * TMath::Abs(rvec);
225     fidiv = (gRandom->Rndm())*k2PI;
226   }
227   else if(icross==1){
228     if(fBeamCrossPlane==0.){
229       tetdiv = 0.;
230       fidiv = 0.;
231     }
232     else if(fBeamCrossPlane==1.){
233       tetdiv = fBeamCrossAngle;
234       fidiv = 0.;
235     }
236     else if(fBeamCrossPlane==2.){
237       tetdiv = fBeamCrossAngle;
238       fidiv = k2PI/4.;
239     }
240   }
241 //  printf("    tetdiv = %f, fidiv = %f\n",tetdiv,fidiv);
242   tetpart = TMath::ATan(TMath::Sqrt(dplab[0]*dplab[0]+dplab[1]*dplab[1])/dplab[2]);
243   if(dplab[1]!=0. || dplab[0]!=0.){
244     fipart = TMath::ATan2(dplab[1],dplab[0]);
245   }
246   else{
247     fipart = 0.;
248   }
249   if(fipart<0.) {fipart = fipart+k2PI;}
250 //  printf("    tetpart = %f, fipart = %f\n",tetpart,fipart);
251   tetdiv = tetdiv*kRaddeg;
252   fidiv = fidiv*kRaddeg;
253   tetpart = tetpart*kRaddeg;
254   fipart = fipart*kRaddeg;
255   AddAngle(tetpart,fipart,tetdiv,fidiv,angleSum);
256   tetsum = angleSum[0];
257   fisum  = angleSum[1];
258 //  printf("    tetsum = %f, fisum = %f\n",tetsum,fisum);
259   tetsum = tetsum*kDegrad;
260   fisum = fisum*kDegrad;
261   pLab[0] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Cos(fisum);
262   pLab[1] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Sin(fisum);
263   pLab[2] = pmod*TMath::Cos(tetsum);
264 //  printf("    pLab[0] = %f pLab[1] = %f pLab[2] = %f \n\n",
265 //         pLab[0],pLab[1],pLab[2]);
266   for(Int_t i=0; i<=2; i++){
267      fDivP[i] = pLab[i];
268   }
269 }
270   
271 //_____________________________________________________________________________
272 void  AliGenZDC::AddAngle(Double_t theta1, Double_t phi1, Double_t theta2,
273                Double_t phi2, Double_t* angleSum)
274 {
275   Double_t temp, conv, cx, cy, cz, ct1, st1, ct2, st2, cp1, sp1, cp2, sp2;
276   Double_t rtetsum, tetsum, fisum;
277   
278   temp = -1.;
279   conv = 180./TMath::ACos(temp);
280   
281   ct1 = TMath::Cos(theta1/conv);
282   st1 = TMath::Sin(theta1/conv);
283   cp1 = TMath::Cos(phi1/conv);
284   sp1 = TMath::Sin(phi1/conv);
285   ct2 = TMath::Cos(theta2/conv);
286   st2 = TMath::Sin(theta2/conv);
287   cp2 = TMath::Cos(phi2/conv);
288   sp2 = TMath::Sin(phi2/conv);
289   cx = ct1*cp1*st2*cp2+st1*cp1*ct2-sp1*st2*sp2;
290   cy = ct1*sp1*st2*cp2+st1*sp1*ct2+cp1*st2*sp2;
291   cz = ct1*ct2-st1*st2*cp2;
292   
293   rtetsum = TMath::ACos(cz);
294   tetsum = conv*rtetsum;
295   if(tetsum==0. || tetsum==180.){
296     fisum = 0.;
297     return;
298   }
299   temp = cx/TMath::Sin(rtetsum);
300   if(temp>1.) temp=1.;
301   if(temp<-1.) temp=-1.;
302   fisum = conv*TMath::ACos(temp);
303   if(cy<0) {fisum = 360.-fisum;}
304 //  printf("    AddAngle -> tetsum = %f, fisum = %f\n",tetsum, fisum); 
305   angleSum[0] = tetsum;
306   angleSum[1] = fisum;
307 }  
308