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
  66    // Loop variables
  67   Int_t i,j;
  68
  69    // Coefficients of polynomial for average number of IMF
  70    const Float_t  kParamNimf[5]={0.011236,1.8364,56.572,-116.24,58.289};
  71    // Coefficients of polynomial for fluctuations on average number of IMF
  72    const Float_t  kParamFluctNimf[4]={-0.13176,2.9392,-5.2147,2.3092};
  73    // Coefficients of polynomial for average maximum Z of fragments
  74    const Float_t  kParamZmax[4]={0.16899,14.203,-2.8284,65.036};
  75    // Coefficients of polynomial for fluctuations on maximum Z of fragments
  76    const Float_t  kParamFluctZmax[5]={0.013782,-0.17282,1.5065,1.0654,-2.4317};
  77    // Coefficients of polynomial for exponent tau of fragments Z distribution
  78    const Float_t  kParamTau[3]={6.7233,-15.85,13.047};
  79    //Coefficients of polynomial for average number of alphas
  80    const Float_t  kParamNalpha[4]={-0.68554,39.605,-68.311,30.165};
  81    // Coefficients of polynomial for fluctuations on average number of alphas
  82    const Float_t  kParamFluctNalpha[5]={0.283,6.2141,-17.113,17.394,-6.6084};
  83    // Coefficients of function for Pb nucleus skin
  84    const Float_t  kParamSkinPb[2]={0.93,11.05};
  85
  86    // Thickness of nuclear surface
  87    const Float_t  kNuclearThick = 0.52;
  88    // Maximum impact parameter for U [r0*A**(1/3)]
  89    const Float_t  kbMaxU = 14.87;
  90    // Maximum impact parameter for Pb [r0*A**(1/3)]
  91    const Float_t  kbMaxPb = 14.22;
  92    // Z of the projectile
  93    const Float_t  kZProj = 82.;
  94
  95    // From b(Pb) to b(U)
  96    Float_t  bU = fB*kbMaxU/kbMaxPb;
  97
  98    // From b(U) to Zbound(U)
  99    // --- A.Schuttauf et al, Nuc.Phys. A607 (1996) 457 ---------------
 100    // From geometrical consideration and from dsigma/dZbound for U+U,
 101    // which is approx. constant, the constant value is found
 102    // integrating the nucleus cross surface from 0 to bmax=R1+R2 where
 103    // R = 1.2*A**(1/3). This value has been measured in Aladin (U+U).
 104    Float_t  zbU = bU*bU*TMath::Pi()/7.48;
 105
 106    //  Rescale Zbound for Pb
 107    fZbAverage = kZProj/92.*zbU;
 108
 109    // Zbound is proportional to b**2 up to b < kbMaxPb-2*kNuclearThick
 110    // and then it is an increasing exponential, imposing that at
 111    // b=kbMaxPb-2kNuclearThick the two functions have the same derivative
 112    Float_t bCore = kbMaxPb-2*kNuclearThick;
 113    if(fB>bCore){
 114      fZbAverage=kZProj*(1.-TMath::Exp(-kParamSkinPb[0]*(fB-kParamSkinPb[1])));
 115    }
 116    if(fZbAverage>kZProj) fZbAverage = kZProj;
 117    Float_t zbNorm = fZbAverage/kZProj;
 118    Float_t bNorm = fB/kbMaxPb;
 119
 120    // From Zbound to <Nimf>,<Zmax>,tau
 121    // Polinomial fits to Aladin distribution
 122    // --- A.Schuttauf et al, Nuc.Phys. A607 (1996) 457.
 123    Float_t averageNimf = kParamNimf[0]+kParamNimf[1]*zbNorm+kParamNimf[2]*
 124            TMath::Power(zbNorm,2)+kParamNimf[3]*TMath::Power(zbNorm,3)+
 125            kParamNimf[4]*TMath::Power(zbNorm,4);
 126
 127    // Add fluctuation: from Singh et al.
 128    Float_t fluctNimf = kParamFluctNimf[0]+kParamFluctNimf[1]*zbNorm+
 129            kParamFluctNimf[2]*TMath::Power(zbNorm,2)+kParamFluctNimf[3]
 130            *TMath::Power(zbNorm,3);
 131    Float_t xx = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
 132    fluctNimf = fluctNimf*xx;
 133    fNimf = Int_t(averageNimf+fluctNimf);
 134    Float_t y = gRandom->Rndm();
 135    if(y < ((averageNimf+fluctNimf)-fNimf)) fNimf += 1;
 136    if(fNimf ==0 && zbNorm>0.75) fNimf = 1;
 137
 138    Float_t averageZmax = kParamZmax[0]+kParamZmax[1]*zbNorm+kParamZmax[2]*
 139            TMath::Power(zbNorm,2)+kParamZmax[3]*TMath::Power(zbNorm,3);
 140    fTau = kParamTau[0]+kParamTau[1]*zbNorm+kParamTau[2]*TMath::Power(zbNorm,2);
 141
 142    // Add fluctuation to mean value of Zmax (see Hubele)
 143    Float_t fluctZmax = kParamFluctZmax[0]+kParamFluctZmax[1]*zbNorm+
 144            kParamFluctZmax[2]*TMath::Power(zbNorm,2)+kParamFluctZmax[3]*
 145            TMath::Power(zbNorm,3)+kParamFluctZmax[4]*TMath::Power(zbNorm,4);
 146    fluctZmax = fluctZmax*kZProj/6.;
 147    Float_t xg = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
 148    fluctZmax = fluctZmax*xg;
 149    fZmax = averageZmax+fluctZmax;
 150    if(fZmax>kZProj) fZmax = kZProj;
 151
 152 //   printf("\n\n ------------------------------------------------------------");
 153 //   printf("\n Generation of nuclear fragments\n");
 154 //   printf("\n fNimf = %d\n", fNimf);
 155 //   printf("\n fZmax = %f\n", fZmax);
 156
 157    // Find the number of alpha particles
 158    // from Singh et al. : Pb+emulsion
 159    Float_t averageAlpha = kParamNalpha[0]+kParamNalpha[1]*zbNorm+
 160            kParamNalpha[2]*TMath::Power(zbNorm,2)+kParamNalpha[3]*
 161            TMath::Power(zbNorm,3);
 162    Float_t fluctAlpha = kParamFluctNalpha[0]+kParamFluctNalpha[1]*
 163            zbNorm+kParamFluctNalpha[2]*TMath::Power(zbNorm,2)+
 164            kParamFluctNalpha[3]*TMath::Power(zbNorm,3)+
 165            kParamFluctNalpha[4]*TMath::Power(zbNorm,4);
 166    Float_t xxx = gRandom->Gaus(0.0,1.0);
 167    fluctAlpha = fluctAlpha*xxx;
 168    fNalpha = Int_t(averageAlpha+fluctAlpha);
 169    Float_t yy = gRandom->Rndm();
 170    if(yy < ((averageAlpha+fluctAlpha)-fNalpha)) fNalpha += 1;
 171
 172    // 2 possibilities:
 173    // 1) for bNorm < 0.9 ==> first remove alphas, then fragments
 174    // 2) for bNorm > 0.9 ==> first remove fragments, then alphas
 175
 176    Int_t choice = 0;
 177    Float_t zbFrag = 0, sumZ = 0.;
 178
 179    if(bNorm<=0.9) {
 180    // remove alpha from zbound to find zbound for fragments  (Z>=3)
 181      zbFrag = fZbAverage-fNalpha*2;
 182      choice = 1;
 183    }
 184    else {
 185      zbFrag = fZbAverage;
 186      choice = 0;
 187    }
 188 //   printf("\n choice = %d, fZbAverage = %f, zbFrag = %f \n", choice, fZbAverage, zbFrag);
 189
 190
 191    // Check if zbFrag < fZmax
 192    if(zbFrag<=fZmax) {
 193      if(fNimf>0 && zbFrag>=2){
 194        fNimf = 1;
 195        fZZ[0] = Int_t(zbFrag);
 196        sumZ = zbFrag;
 197      }
 198      else {
 199        fNimf = 0;
 200      }
 201      return;
 202    }
 203
 204    // Prepare the exponential charge distribution dN/dZ
 205    if(fZmax <= 0.01) {
 206      fNimf = 0;
 207      return;
 208    }
 209    if(fNimf == 0) {
 210      fNimf = 0;
 211      return;
 212    }
 213
 214    TF1 *funTau = new TF1("funTau","1./(x**[0])",0.01,fZmax);
 215    funTau->SetParameter(0,fTau);
 216
 217    // Extract randomly the charge of the fragments from the distribution
 218
 219    Float_t * zz = new Float_t[fNimf];
 220    for(j=0; j<fNimf; j++){
 221       zz[j] =0;
 222    }
 223    for(i=0; i<fNimf; i++){
 224       zz[i] = Float_t(funTau->GetRandom());
 225 //      printf("\n      zz[%d] = %f \n",i,zz[i]);
 226    }
 227    delete funTau;
 228
 229    // Sorting vector in ascending order with C function QSORT
 230    qsort((void*)zz,fNimf,sizeof(Float_t),comp);
 231
 232
 233 //   for(Int_t i=0; i<fNimf; i++){
 234 //      printf("\n After sorting -> zz[%d] = %f \n",i,zz[i]);
 235 //   }
 236
 237    // Rescale the maximum charge to fZmax
 238    for(j=0; j<fNimf; j++){
 239      fZZ[j] = Int_t (zz[j]*fZmax/zz[fNimf-1]);
 240      if(fZZ[j]<3) fZZ[j] = 3;
 241 //     printf("\n       fZZ[%d] = %d \n",j,fZZ[j]);
 242    }
 243
 244    delete[] zz;
 245
 246    // Check that the sum of the bound charges is not > than Zbound-Zalfa
 247
 248    for(Int_t ii=0; ii<fNimf; ii++){
 249      sumZ += fZZ[ii];
 250    }
 251
 252    Int_t k = 0;
 253    if(sumZ>zbFrag){
 254      for(i=0; i< fNimf; i++){
 255        k += 1;
 256        sumZ -= fZZ[i];
 257        if(sumZ<=zbFrag){
 258          fNimf -= (i+1);
 259          break;
 260        }
 261      }
 262    }
 263    else {
 264      if(choice == 1) return;
 265      Int_t iDiff = Int_t((zbFrag-sumZ)/2);
 266      if(iDiff<fNalpha){
 267        fNalpha=iDiff;
 268        return;
 269      }
 270      else{
 271        return;
 272      }
 273    }
 274
 275    fNimf += k;
 276    for(i=0; i<fNimf; i++){
 277      fZZ[i] = fZZ[i+k];
 278    }
 279    fNimf -= k;
 280
 281    sumZ=0;
 282    for(i=0; i<fNimf; i++){
 283      sumZ += fZZ[i];
 284    }
 285
 286 }
 287
 288 //_____________________________________________________________________________
 289 void AliZDCFragment::AttachNeutrons(Int_t *fZZ, Int_t *fNN, Int_t &fZtot,Int_t &fNtot)
 290 {
 291 //
 292 // Prepare nuclear fragment by attaching a suitable number of neutrons
 293 //
 294    const Float_t kAIon[68]={1.87612,2.80943,3.7284,5.60305,6.53536,
 295                      6.53622,8.39479,9.32699,10.2551,11.17793,
 296                      13.04378,14.89917,17.6969,18.62284,21.41483,
 297                      22.34193,25.13314,26.06034,28.85188,29.7818,
 298                      32.57328,33.50356,36.29447,37.22492,41.87617,
 299                      44.66324,47.45401,48.38228,51.17447,52.10307,
 300                      54.89593,53.96644,58.61856,59.54963,68.85715,
 301                      74.44178,78.16309,81.88358,83.74571,91.19832,
 302                      98.64997,106.10997,111.68821,122.86796,
 303                      128.45793,
 304                      130.32111,141.51236,
 305                      141.55,146.477,148.033,152.699,153.631,
 306                      155.802,157.357,162.022,162.984,166.2624,
 307                      168.554,171.349,173.4536,177.198,179.0518,
 308                      180.675,183.473,188.1345,190.77,193.729,
 309                      221.74295};
 310    const Int_t kZIon[68]={1,1,2,3,3,
 311                      4,4,5,5,6,
 312                      7,8,9,10,11,
 313                      12,13,14,15,16,
 314                      17,18,19,20,21,
 315                      22,23,24,25,26,
 316                      27,28,29,30,32,
 317                      34,36,38,40,42,
 318                      46,48,50,54,56,
 319                      58,62,
 320                      63,64,65,66,67,
 321                      68,69,70,71,72,
 322                      73,74,75,76,77,
 323                      78,79,80,81,82,
 324                      92};
 325
 326    Int_t iZ, iA;
 327 //   printf("\n fNimf=%d\n",fNimf);
 328
 329    for(Int_t i=0; i<fNimf; i++) {
 330       for(Int_t j=0; j<68; j++) {
 331         iZ = kZIon[j];
 332         if((fZZ[i]-iZ) == 0){
 333           iA = Int_t(kAIon[j]/0.93149432+0.5);
 334           fNN[i] = iA - iZ;
 335           break;
 336         }
 337         else if((fZZ[i]-iZ) < 0){
 338           fZZ[i] = kZIon[j-1];
 339           iA = Int_t (kAIon[j-1]/0.93149432+0.5);
 340           fNN[i] = iA - kZIon[j-1];
 341           break;
 342         }
 343       }
 344       fZtot += fZZ[i];
 345       fNtot += fNN[i];
 346    }
 347
 348
 349 }
 350
 351 //_____________________________________________________________________________
 352 Float_t AliZDCFragment::DeuteronFraction()
 353 {
 354     Float_t DeuteronProdPar[2] = {1.068,0.0385};
 355     Float_t DeutFrac = DeuteronProdPar[0]-DeuteronProdPar[1]*fB;
 356     if(DeutFrac>1.) DeutFrac=1.;
 357     return DeutFrac;
 358 }