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 1.3  2000/10/02 21:28:20  fca
  19 Removal of useless dependecies via forward declarations
  20
  21 Revision 1.2  2000/07/11 11:12:34  fca
  22 Some syntax corrections for non standard HP aCC
  23
  24 Revision 1.1  2000/07/10 13:58:01  fca
  25 New version of ZDC from E.Scomparin & C.Oppedisano
  26
  27 Revision 1.7  2000/01/19 17:17:40  fca
  28
  29 Revision 1.6  1999/09/29 09:24:35  fca
  30 Introduction of the Copyright and cvs Log
  31
  32 */
  33 #include <assert.h>
  34
  35 #include <TRandom.h>
  36 #include <TLorentzVector.h>
  37 #include <TVector3.h>
  38 #include "TDatabasePDG.h"
  39
  40 #include "AliGenZDC.h"
  41 #include "AliConst.h"
  42 #include "AliPDG.h"
  43 #include "AliRun.h"
  44
  45 ClassImp(AliGenZDC)
  46
  47 //_____________________________________________________________________________
  48 AliGenZDC::AliGenZDC()
  49    :AliGenerator()
  50 {
  51   //
  52   // Default constructor
  53   //
  54   fIpart = 0;
  55 }
  56
  57 //_____________________________________________________________________________
  58 AliGenZDC::AliGenZDC(Int_t npart)
  59    :AliGenerator(npart)
  60 {
  61   //
  62   // Standard constructor
  63   //
  64   fName = "AliGenZDC";
  65   fTitle = "Generation of Test Particles for ZDCs";
  66   fIpart = kNeutron;
  67   fCosx  = 0.;
  68   fCosy  = 0.;
  69   fCosz  = 1.;
  70   fPseudoRapidity = 0.;
  71   fFermiflag = 1;
  72   // LHC values for beam divergence and crossing angle
  73   fBeamDiv = 0.000032;
  74   fBeamCrossAngle = 0.0001;
  75   fBeamCrossPlane = 2;
  76 }
  77
  78 //_____________________________________________________________________________
  79 void AliGenZDC::Init()
  80 {
  81   printf("              Initializing AliGenZDC\n");
  82   printf("      Fermi flag = %d, Beam Divergence = %f, Crossing Angle "
  83          "= %f, Crossing Plane = %d\n\n", fFermiflag, fBeamDiv, fBeamCrossAngle,
  84          fBeamCrossPlane);
  85   //Initialize Fermi momentum distributions for Pb-Pb
  86   FermiTwoGaussian(207.,82.,fPp,fProbintp,fProbintn);
  87 }
  88
  89 //_____________________________________________________________________________
  90 void AliGenZDC::Generate()
  91 {
  92   //
  93   // Generate one trigger (n or p)
  94   //
  95   Int_t i;
  96
  97   Double_t mass, pLab[3], balp0, balp[3], ddp[3], dddp0, dddp[3];
  98   Float_t ptot = fPMin;
  99   Int_t nt;
 100
 101   if(fPseudoRapidity==0.){
 102     pLab[0] = ptot*fCosx;
 103     pLab[1] = ptot*fCosy;
 104     pLab[2] = ptot*fCosz;
 105   }
 106   else{
 107     Float_t scang = 2*TMath::ATan(TMath::Exp(-(fPseudoRapidity)));
 108     pLab[0] = -ptot*TMath::Sin(scang);
 109     pLab[1] = 0.;
 110     pLab[2] = ptot*TMath::Cos(scang);
 111   }
 112   for(i=0; i<=2; i++){
 113      fP[i] = pLab[i];
 114   }
 115
 116   // Beam divergence and crossing angle
 117   if(fBeamDiv!=0.) {BeamDivCross(0,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);}
 118   if(fBeamCrossAngle!=0.) {BeamDivCross(1,fBeamDiv,fBeamCrossAngle,fBeamCrossPlane,pLab);}
 119
 120   // If required apply the Fermi momentum
 121   if(fFermiflag==1){
 122     if((fIpart==kProton) || (fIpart==kNeutron)){
 123       ExtractFermi(fIpart,fPp,fProbintp,fProbintn,ddp);
 124     }
 125     mass=gAlice->PDGDB()->GetParticle(fIpart)->Mass();
 126 //  printf(" pLABx = %f  pLABy = %f  pLABz = %f \n",pLab[0],pLab[1],pLab[2]);
 127     for(i=0; i<=2; i++){
 128        balp[i] = -pLab[i];
 129     }
 130     balp0 = TMath::Sqrt(pLab[0]*pLab[0]+pLab[1]*pLab[1]+pLab[2]*pLab[2]+mass*mass);
 131     for(i=0; i<=2; i++){
 132        dddp[i] = ddp[i];
 133     }
 134     dddp0 = TMath::Sqrt(dddp[0]*dddp[0]+dddp[1]*dddp[1]+dddp[2]*dddp[2]+mass*mass);
 135
 136     TVector3 b(balp[0]/balp0, balp[1]/balp0, balp[2]/balp0);
 137     TLorentzVector pFermi(dddp[0], dddp[1], dddp[2], dddp0);
 138
 139 //    printf(" pmu -> pLABx = %f  pLABy = %f  pLABz = %f  E = %f\n",
 140 //           balp[0],balp[1],balp[2],balp0);
 141 //    printf(" Beta -> bx = %f  by = %f  bz = %f\n", b[0], b[1], b[2]);
 142 //    printf(" pFermi -> px = %f, py = %f, pz = %f\n", pFermi[0], pFermi[1], pFermi[2]);
 143
 144     pFermi.Boost(b);
 145
 146 //    printf(" Boosted momentum -> px = %f, py = %f, pz = %f\n",
 147 //           pFermi[0], pFermi[1], pFermi[2]);
 148     for(i=0; i<=2; i++){
 149        fBoostP[i] = pFermi[i];
 150     }
 151
 152   }
 153
 154   Float_t polar[3] = {0,0,0};
 155   fBoostP[2]=-fBoostP[2];
 156   gAlice->SetTrack(fTrackIt,-1,fIpart,fBoostP,fOrigin.GetArray(),polar,0,
 157                    "Primary",nt);
 158 }
 159
 160 //_____________________________________________________________________________
 161 void AliGenZDC::FermiTwoGaussian(Double_t A, Float_t Z, Double_t* fPp, Double_t*
 162                 fProbintp, Double_t* fProbintn)
 163 {
 164 //
 165 // Momenta distributions according to the "double-gaussian"
 166 // distribution (Ilinov) - equal for protons and neutrons
 167 //
 168 //   printf("           Initialization of Fermi momenta distribution\n");
 169    fProbintp[0] = 0;
 170    fProbintn[0] = 0;
 171    Double_t sig1 = 0.113;
 172    Double_t sig2 = 0.250;
 173    Double_t alfa = 0.18*(TMath::Power((A/12.),(Float_t)1/3));
 174    Double_t xk = (2*k2PI)/((1.+alfa)*(TMath::Power(k2PI,1.5)));
 175
 176    for(Int_t i=1; i<=200; i++){
 177       Double_t p = i*0.005;
 178       fPp[i] = p;
 179 //      printf(" fPp[%d] = %f\n",i,fPp[i]);
 180       Double_t e1 = (p*p)/(2.*sig1*sig1);
 181       Double_t e2 = (p*p)/(2.*sig2*sig2);
 182       Double_t f1 = TMath::Exp(-(e1));
 183       Double_t f2 = TMath::Exp(-(e2));
 184       Double_t probp = xk*p*p*(f1/(TMath::Power(sig1,3.))+
 185                       alfa*f2/(TMath::Power(sig2,3.)))*0.005;
 186 //      printf("        probp = %f\n",probp);
 187       fProbintp[i] = fProbintp[i-1] + probp;
 188       fProbintn[i] = fProbintp[i];
 189 //      printf(" fProbintp[%d] = %f, fProbintp[%d] = %f\n",i,fProbintp[i],i,fProbintn[i]);
 190    }
 191 }
 192 //_____________________________________________________________________________
 193 void AliGenZDC::ExtractFermi(Int_t id, Double_t* fPp, Double_t* fProbintp,
 194                 Double_t* fProbintn, Double_t* ddp)
 195 {
 196 //
 197 // Compute Fermi momentum for spectator nucleons
 198 //
 199   Int_t i;
 200   Float_t xx = gRandom->Rndm();
 201   assert ( id==kProton || id==kNeutron );
 202   if(id==kProton){
 203     for(i=0; i<=200; i++){
 204        if((xx>=fProbintp[i-1]) && (xx<fProbintp[i])) break;
 205        }
 206   }
 207   else {
 208     for(i=0; i<=200; i++){
 209        if((xx>=fProbintn[i-1]) && (xx<fProbintn[i])) break;
 210        }
 211    }
 212          Float_t pext = fPp[i]+0.001;
 213          Float_t phi = k2PI*(gRandom->Rndm());
 214          Float_t cost = (1.-2.*(gRandom->Rndm()));
 215          Float_t tet = TMath::ACos(cost);
 216          ddp[0] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Cos(phi);
 217          ddp[1] = pext*TMath::Sin(tet)*TMath::Sin(phi);
 218          ddp[2] = pext*cost;
 219 }
 220
 221 //_____________________________________________________________________________
 222 void AliGenZDC::BeamDivCross(Int_t icross, Float_t fBeamDiv, Float_t fBeamCrossAngle,
 223                 Int_t fBeamCrossPlane, Double_t* pLab)
 224 {
 225   Double_t tetpart, fipart, tetdiv=0, fidiv=0, angleSum[2], tetsum, fisum, dplab[3];
 226   Double_t rvec;
 227
 228   Int_t i;
 229
 230   Double_t pmq = 0.;
 231   for(i=0; i<=2; i++){
 232      dplab[i] = pLab[i];
 233      pmq = pmq+pLab[i]*pLab[i];
 234   }
 235   Double_t pmod = TMath::Sqrt(pmq);
 236 //  printf("    pmod = %f\n",pmod);
 237
 238 //  printf("    icross = %d, fBeamDiv = %f\n",icross,fBeamDiv);
 239   if(icross==0){
 240     rvec = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
 241     tetdiv = fBeamDiv * TMath::Abs(rvec);
 242     fidiv = (gRandom->Rndm())*k2PI;
 243   }
 244   else if(icross==1){
 245     if(fBeamCrossPlane==0.){
 246       tetdiv = 0.;
 247       fidiv = 0.;
 248     }
 249     else if(fBeamCrossPlane==1.){
 250       tetdiv = fBeamCrossAngle;
 251       fidiv = 0.;
 252     }
 253     else if(fBeamCrossPlane==2.){
 254       tetdiv = fBeamCrossAngle;
 255       fidiv = k2PI/4.;
 256     }
 257   }
 258 //  printf("    tetdiv = %f, fidiv = %f\n",tetdiv,fidiv);
 259   tetpart = TMath::ATan(TMath::Sqrt(dplab[0]*dplab[0]+dplab[1]*dplab[1])/dplab[2]);
 260   if(dplab[1]!=0. || dplab[0]!=0.){
 261     fipart = TMath::ATan2(dplab[1],dplab[0]);
 262   }
 263   else{
 264     fipart = 0.;
 265   }
 266   if(fipart<0.) {fipart = fipart+k2PI;}
 267 //  printf("    tetpart = %f, fipart = %f\n",tetpart,fipart);
 268   tetdiv = tetdiv*kRaddeg;
 269   fidiv = fidiv*kRaddeg;
 270   tetpart = tetpart*kRaddeg;
 271   fipart = fipart*kRaddeg;
 272   AddAngle(tetpart,fipart,tetdiv,fidiv,angleSum);
 273   tetsum = angleSum[0];
 274   fisum  = angleSum[1];
 275 //  printf("    tetsum = %f, fisum = %f\n",tetsum,fisum);
 276   tetsum = tetsum*kDegrad;
 277   fisum = fisum*kDegrad;
 278   pLab[0] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Cos(fisum);
 279   pLab[1] = pmod*TMath::Sin(tetsum)*TMath::Sin(fisum);
 280   pLab[2] = pmod*TMath::Cos(tetsum);
 281 //  printf("    pLab[0] = %f pLab[1] = %f pLab[2] = %f \n\n",
 282 //         pLab[0],pLab[1],pLab[2]);
 283   for(i=0; i<=2; i++){
 284      fDivP[i] = pLab[i];
 285   }
 286 }
 287
 288 //_____________________________________________________________________________
 289 void  AliGenZDC::AddAngle(Double_t theta1, Double_t phi1, Double_t theta2,
 290                Double_t phi2, Double_t* angleSum)
 291 {
 292   Double_t temp, conv, cx, cy, cz, ct1, st1, ct2, st2, cp1, sp1, cp2, sp2;
 293   Double_t rtetsum, tetsum, fisum;
 294
 295   temp = -1.;
 296   conv = 180./TMath::ACos(temp);
 297
 298   ct1 = TMath::Cos(theta1/conv);
 299   st1 = TMath::Sin(theta1/conv);
 300   cp1 = TMath::Cos(phi1/conv);
 301   sp1 = TMath::Sin(phi1/conv);
 302   ct2 = TMath::Cos(theta2/conv);
 303   st2 = TMath::Sin(theta2/conv);
 304   cp2 = TMath::Cos(phi2/conv);
 305   sp2 = TMath::Sin(phi2/conv);
 306   cx = ct1*cp1*st2*cp2+st1*cp1*ct2-sp1*st2*sp2;
 307   cy = ct1*sp1*st2*cp2+st1*sp1*ct2+cp1*st2*sp2;
 308   cz = ct1*ct2-st1*st2*cp2;
 309
 310   rtetsum = TMath::ACos(cz);
 311   tetsum = conv*rtetsum;
 312   if(tetsum==0. || tetsum==180.){
 313     fisum = 0.;
 314     return;
 315   }
 316   temp = cx/TMath::Sin(rtetsum);
 317   if(temp>1.) temp=1.;
 318   if(temp<-1.) temp=-1.;
 319   fisum = conv*TMath::ACos(temp);
 320   if(cy<0) {fisum = 360.-fisum;}
 321 //  printf("    AddAngle -> tetsum = %f, fisum = %f\n",tetsum, fisum);
 322   angleSum[0] = tetsum;
 323   angleSum[1] = fisum;
 324 }
 325