4cfb3135a059365f7929737454c0e2a4ff7fcf4d
[u/mrichter/AliRoot.git] / ZDC / AliZDCFragment.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 // --- Standard libraries
17 #include <stdlib.h>
18
19 // --- ROOT system
20 #include <TRandom.h>
21 #include <TF1.h>
22
23 // --- AliRoot classes
24 #include "AliZDCFragment.h"
25  
26 ClassImp(AliZDCFragment)
27    
28 int comp(const void *i,const void *j) {return *(int *)i - *(int *)j;}
29
30
31 //_____________________________________________________________________________
32 AliZDCFragment::AliZDCFragment()
33 {
34   //
35   // Default constructor
36   //
37   fB = 0;
38 }
39
40 //_____________________________________________________________________________
41 AliZDCFragment::AliZDCFragment(Float_t b)
42      : TNamed(" "," ")
43 {
44   //
45   // Standard constructor
46   //
47   fB = b;
48   fZbAverage = 0;
49   fNimf = 0;
50   fZmax = 0;
51   fTau = 0;
52   for(Int_t i=0; i<=99; i++){
53      fZZ[i] = 0;
54      fNN[i] = 0;
55   }
56   fNalpha = 0;
57   fZtot = 0;
58   fNtot = 0;
59   
60 }
61
62 //_____________________________________________________________________________
63 void AliZDCFragment::GenerateIMF(Int_t* fZZ, Int_t &fNalpha)
64 {
65    // Coefficients of polynomial for average number of IMF
66    const Float_t  ParamNimf[5]={0.011236,1.8364,56.572,-116.24,58.289}; 
67    // Coefficients of polynomial for fluctuations on average number of IMF
68    const Float_t  ParamFluctNimf[4]={-0.13176,2.9392,-5.2147,2.3092}; 
69    // Coefficients of polynomial for average maximum Z of fragments
70    const Float_t  ParamZmax[4]={0.16899,14.203,-2.8284,65.036}; 
71    // Coefficients of polynomial for fluctuations on maximum Z of fragments
72    const Float_t  ParamFluctZmax[5]={0.013782,-0.17282,1.5065,1.0654,-2.4317}; 
73    // Coefficients of polynomial for exponent tau of fragments Z distribution
74    const Float_t  ParamTau[3]={6.7233,-15.85,13.047};  
75    //Coefficients of polynomial for average number of alphas
76    const Float_t  ParamNalpha[4]={-0.68554,39.605,-68.311,30.165}; 
77    // Coefficients of polynomial for fluctuations on average number of alphas
78    const Float_t  ParamFluctNalpha[5]={0.283,6.2141,-17.113,17.394,-6.6084}; 
79    // Coefficients of function for Pb nucleus skin
80    const Float_t  ParamSkinPb[2]={0.93,11.05};
81    
82    // Thickness of nuclear surface
83    const Float_t  NuclearThick = 0.52;
84    // Maximum impact parameter for U [r0*A**(1/3)]
85    const Float_t  bMaxU = 14.87;
86    // Maximum impact parameter for Pb [r0*A**(1/3)]
87    const Float_t  bMaxPb = 14.22;
88    // Z of the projectile
89    const Float_t  ZProj = 82.;
90    
91    // From b(Pb) to b(U)
92    Float_t  bU = fB*bMaxU/bMaxPb;
93     
94    // From b(U) to Zbound(U) 
95    // --- A.Schuttauf et al, Nuc.Phys. A607 (1996) 457 ---------------
96    // From geometrical consideration and from dsigma/dZbound for U+U,
97    // which is approx. constant, the constant value is found  
98    // integrating the nucleus cross surface from 0 to bmax=R1+R2 where 
99    // R = 1.2*A**(1/3). This value has been measured in Aladin (U+U).
100    Float_t  ZbU = bU*bU*TMath::Pi()/7.48;
101    
102    //  Rescale Zbound for Pb
103    fZbAverage = ZProj/92.*ZbU;
104    
105    // Zbound is proportional to b**2 up to b < bMaxPb-2*NuclearThick
106    // and then it is an increasing exponential, imposing that at 
107    // b=bMaxPb-2NuclearThick the two functions have the same derivative
108    Float_t bCore = bMaxPb-2*NuclearThick;
109    if(fB>bCore){
110      fZbAverage=ZProj*(1.-TMath::Exp(-ParamSkinPb[0]*(fB-ParamSkinPb[1])));
111    }
112    if(fZbAverage>ZProj) fZbAverage = ZProj;
113    Float_t ZbNorm = fZbAverage/ZProj;
114    Float_t bNorm = fB/bMaxPb;
115    
116    // From Zbound to <Nimf>,<Zmax>,tau
117    // Polinomial fits to Aladin distribution
118    // --- A.Schuttauf et al, Nuc.Phys. A607 (1996) 457.
119    Float_t AverageNimf = ParamNimf[0]+ParamNimf[1]*ZbNorm+ParamNimf[2]*
120            TMath::Power(ZbNorm,2)+ParamNimf[3]*TMath::Power(ZbNorm,3)+
121            ParamNimf[4]*TMath::Power(ZbNorm,4);
122    
123    // Add fluctuation: from Singh et al. 
124    Float_t FluctNimf = ParamFluctNimf[0]+ParamFluctNimf[1]*ZbNorm+
125            ParamFluctNimf[2]*TMath::Power(ZbNorm,2)+ParamFluctNimf[3]
126            *TMath::Power(ZbNorm,3);
127    Float_t xx = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
128    FluctNimf = FluctNimf*xx;
129    fNimf = Int_t(AverageNimf+FluctNimf);
130    Float_t y = gRandom->Rndm();
131    if(y < ((AverageNimf+FluctNimf)-fNimf)) fNimf += 1;
132    if(fNimf ==0 && ZbNorm>0.75) fNimf = 1;
133    
134    Float_t AverageZmax = ParamZmax[0]+ParamZmax[1]*ZbNorm+ParamZmax[2]*
135            TMath::Power(ZbNorm,2)+ParamZmax[3]*TMath::Power(ZbNorm,3);
136    fTau = ParamTau[0]+ParamTau[1]*ZbNorm+ParamTau[2]*TMath::Power(ZbNorm,2);
137    
138    // Add fluctuation to mean value of Zmax (see Hubele)
139    Float_t FluctZmax = ParamFluctZmax[0]+ParamFluctZmax[1]*ZbNorm+
140            ParamFluctZmax[2]*TMath::Power(ZbNorm,2)+ParamFluctZmax[3]*
141            TMath::Power(ZbNorm,3)+ParamFluctZmax[4]*TMath::Power(ZbNorm,4);
142    FluctZmax = FluctZmax*ZProj/6.;
143    Float_t xg = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
144    FluctZmax = FluctZmax*xg;
145    fZmax = AverageZmax+FluctZmax;
146    if(fZmax>ZProj) fZmax = ZProj;
147    
148 //   printf("\n\n ------------------------------------------------------------");   
149 //   printf("\n Generation of nuclear fragments\n");   
150 //   printf("\n fNimf = %d\n", fNimf);   
151 //   printf("\n fZmax = %f\n", fZmax); 
152
153    // Find the number of alpha particles 
154    // from Singh et al. : Pb+emulsion
155    Float_t AverageAlpha = ParamNalpha[0]+ParamNalpha[1]*ZbNorm+
156            ParamNalpha[2]*TMath::Power(ZbNorm,2)+ParamNalpha[3]*
157            TMath::Power(ZbNorm,3);
158    Float_t FluctAlpha = ParamFluctNalpha[0]+ParamFluctNalpha[1]*
159            ZbNorm+ParamFluctNalpha[2]*TMath::Power(ZbNorm,2)+
160            ParamFluctNalpha[3]*TMath::Power(ZbNorm,3)+
161            ParamFluctNalpha[4]*TMath::Power(ZbNorm,4);
162    Float_t xxx = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
163    FluctAlpha = FluctAlpha*xxx;
164    fNalpha = Int_t(AverageAlpha+FluctAlpha);
165    Float_t yy = gRandom->Rndm();
166    if(yy < ((AverageAlpha+FluctAlpha)-fNalpha)) fNalpha += 1;
167
168    // 2 possibilities:
169    // 1) for bNorm < 0.9 ==> first remove alphas, then fragments
170    // 2) for bNorm > 0.9 ==> first remove fragments, then alphas
171
172    Int_t Choice = 0;
173    Float_t ZbFrag = 0, SumZ = 0.;
174
175    if(bNorm<=0.9) {
176    // remove alpha from zbound to find zbound for fragments  (Z>=3)
177      ZbFrag = fZbAverage-fNalpha*2;
178      Choice = 1;
179    }
180    else {
181      ZbFrag = fZbAverage;
182      Choice = 0;
183    }
184 //   printf("\n Choice = %d, fZbAverage = %f, ZbFrag = %f \n", Choice, fZbAverage, ZbFrag);
185    
186    
187    // Check if ZbFrag < fZmax
188    if(ZbFrag<=fZmax) {
189      if(fNimf>0 && ZbFrag>=2){
190        fNimf = 1;
191        fZZ[0] = Int_t(ZbFrag);
192        SumZ = ZbFrag;
193      }
194      else {
195        fNimf = 0;
196      }
197      return;
198    }
199    
200    // Prepare the exponential charge distribution dN/dZ
201    if(fZmax <= 0.01) {
202      fNimf = 0;
203      return;
204    }
205    if(fNimf == 0) {
206      fNimf = 0;
207      return;
208    }
209    
210    TF1 *funTau = new TF1("funTau","1./(x**[0])",0.01,fZmax);
211    funTau->SetParameter(0,fTau);
212
213    // Extract randomly the charge of the fragments from the distribution
214  
215    Float_t zz[fNimf];
216    for(Int_t j=0; j<fNimf; j++){
217       zz[j] =0;
218    }
219    for(Int_t i=0; i<fNimf; i++){
220       zz[i] = Float_t(funTau->GetRandom());
221 //      printf("\n      zz[%d] = %f \n",i,zz[i]);
222    }
223    delete funTau;
224    
225    // Sorting vector in ascending order with C function QSORT 
226    qsort((void*)zz,fNimf,sizeof(float),comp);
227
228    
229 //   for(Int_t i=0; i<fNimf; i++){
230 //      printf("\n After sorting -> zz[%d] = %f \n",i,zz[i]);
231 //   }
232    
233    // Rescale the maximum charge to fZmax
234    for(Int_t j=0; j<fNimf; j++){
235      fZZ[j] = Int_t (zz[j]*fZmax/zz[fNimf-1]);
236      if(fZZ[j]<3) fZZ[j] = 3;
237 //     printf("\n       fZZ[%d] = %d \n",j,fZZ[j]);
238    }
239    
240    // Check that the sum of the bound charges is not > than Zbound-Zalfa
241    
242    for(Int_t ii=0; ii<fNimf; ii++){
243      SumZ += fZZ[ii];
244    }
245    
246    Int_t k = 0;
247    if(SumZ>ZbFrag){
248      for(Int_t i=0; i< fNimf; i++){
249        k += 1;
250        SumZ -= fZZ[i];
251        if(SumZ<=ZbFrag){
252          fNimf -= (i+1);
253          break;
254        }
255      }
256    }
257    else {
258      if(Choice == 1) return;
259      Int_t iDiff = Int_t((ZbFrag-SumZ)/2);
260      if(iDiff<fNalpha){
261        fNalpha=iDiff;
262        return;
263      }
264      else{
265        return;
266      }
267    }
268
269    fNimf += k;
270    for(Int_t i=0; i<fNimf; i++){
271      fZZ[i] = fZZ[i+k];
272    }
273    fNimf -= k;
274    
275    SumZ=0;
276    for(Int_t i=0; i<fNimf; i++){
277      SumZ += fZZ[i];
278    }
279    
280 }
281
282 //_____________________________________________________________________________
283 void AliZDCFragment::AttachNeutrons(Int_t *fZZ, Int_t *fNN, Int_t &fZtot,Int_t &fNtot)
284 {
285    const Float_t AIon[68]={1.87612,2.80943,3.7284,5.60305,6.53536,
286                      6.53622,8.39479,9.32699,10.2551,11.17793,
287                      13.04378,14.89917,17.6969,18.62284,21.41483,
288                      22.34193,25.13314,26.06034,28.85188,29.7818,
289                      32.57328,33.50356,36.29447,37.22492,41.87617,
290                      44.66324,47.45401,48.38228,51.17447,52.10307,
291                      54.89593,53.96644,58.61856,59.54963,68.85715,
292                      74.44178,78.16309,81.88358,83.74571,91.19832,
293                      98.64997,106.10997,111.68821,122.86796,
294                      128.45793,
295                      130.32111,141.51236,
296                      141.55,146.477,148.033,152.699,153.631,
297                      155.802,157.357,162.022,162.984,166.2624,
298                      168.554,171.349,173.4536,177.198,179.0518,
299                      180.675,183.473,188.1345,190.77,193.729,
300                      221.74295};
301    const Int_t ZIon[68]={1,1,2,3,3,
302                      4,4,5,5,6,
303                      7,8,9,10,11,
304                      12,13,14,15,16,
305                      17,18,19,20,21,
306                      22,23,24,25,26,
307                      27,28,29,30,32,
308                      34,36,38,40,42,
309                      46,48,50,54,56,
310                      58,62,
311                      63,64,65,66,67,
312                      68,69,70,71,72,
313                      73,74,75,76,77,
314                      78,79,80,81,82,
315                      92};
316     
317    Int_t iZ, iA;  
318 //   printf("\n fNimf=%d\n",fNimf);  
319
320    for(Int_t i=0; i<fNimf; i++) {
321       for(Int_t j=0; j<68; j++) {
322         iZ = ZIon[j];
323         if((fZZ[i]-iZ) == 0){
324           iA = Int_t(AIon[j]/0.93149432+0.5);
325           fNN[i] = iA - iZ;
326           break;
327         }
328         else if((fZZ[i]-iZ) < 0){
329           fZZ[i] = ZIon[j-1];
330           iA = Int_t (AIon[j-1]/0.93149432+0.5);
331           fNN[i] = iA - ZIon[j-1];
332           break;
333         }
334       }
335       fZtot += fZZ[i];
336       fNtot += fNN[i];
337    }                 
338    
339
340 }