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