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