MUON/AliMUONSegment.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 ///////////////////////////////////////////////////////////
  19 //
  20 // Segment for reconstruction
  21 // in
  22 // ALICE
  23 // dimuon
  24 // spectrometer:
  25 // two hits for reconstruction in the two chambers of one station
  26 //
  27 ///////////////////////////////////////////////////////////
  28
  29 #include "AliMUON.h"
  30 #include "AliMUONChamber.h"
  31 #include "AliMUONHitForRec.h"
  32 #include "AliMUONSegment.h"
  33 #include "AliMUONTrackParam.h"
  34 #include "AliRun.h" // for gAlice
  35
  36 ClassImp(AliMUONSegment) // Class implementation in ROOT context
  37
  38   //__________________________________________________________________________
  39 AliMUONSegment::AliMUONSegment()
  40 {
  41   // Default constructor
  42   fHitForRecPtr1 = 0; // pointer to HitForRec in first chamber
  43   fHitForRecPtr2 = 0; // pointer to HitForRec in second chamber
  44   // Bending plane:
  45   fBendingCoor = 0.0; // Coordinate in bending plane
  46   fBendingSlope = 0.0; // Slope in bending plane
  47   // Covariance in bending plane:
  48   fBendingCoorReso2 = 0.0; // Covariance(coordinate C1 in first chamber)
  49   fBendingSlopeReso2 = 0.0; // Covariance(slope)
  50   fBendingCoorSlopeReso2 = 0.0; // Covariance(C1,slope)
  51   fBendingImpact = 0.0; // Impact parameter in bending plane
  52   // Non Bending plane:
  53   fNonBendingCoor = 0.0; // Coordinate in non bending plane
  54   fNonBendingSlope = 0.0; // Slope in non bending plane
  55   // Covariance in non bending plane:
  56   fNonBendingCoorReso2 = 0.0; // Covariance(coordinate C1 in first chamber)
  57   fNonBendingSlopeReso2 = 0.0; // Covariance(slope)
  58   fNonBendingCoorSlopeReso2 = 0.0; // Covariance(C1,slope)
  59   fNonBendingImpact = 0.0; // Impact parameter in non bending plane
  60   fInTrack = kFALSE; // TRUE if segment belongs to one track
  61 }
  62
  63   //__________________________________________________________________________
  64 AliMUONSegment::AliMUONSegment(AliMUONHitForRec* Hit1, AliMUONHitForRec* Hit2)
  65 {
  66   // Constructor for AliMUONSegment from two HitForRec's,
  67   // one, in the first chamber of the station, pointed to by "Hit1",
  68   // the other one, in the second chamber of the station, pointed to by "Hit1".
  69   // Fills the pointers to both hits,
  70   // the slope, the covariance for (coordinate in first chamber, slope),
  71   // and the impact parameter at vertex (Z=0),
  72   // in bending and non bending planes.
  73   // Puts the "fInTrack" flag to "kFALSE".
  74   Double_t dz;
  75   // pointers to HitForRec's
  76   fHitForRecPtr1 = Hit1;
  77   fHitForRecPtr2 = Hit2;
  78   dz = Hit1->GetZ() - Hit2->GetZ();
  79   // bending plane
  80   fBendingCoor = Hit1->GetBendingCoor();
  81   fBendingSlope = (fBendingCoor - Hit2->GetBendingCoor()) / dz;
  82   fBendingImpact = fBendingCoor - Hit1->GetZ() * fBendingSlope;
  83   fBendingCoorReso2 = Hit1->GetBendingReso2();
  84   fBendingSlopeReso2 = ( Hit1->GetBendingReso2() +
  85                          Hit2->GetBendingReso2() ) / dz / dz;
  86   fBendingCoorSlopeReso2 = Hit1->GetBendingReso2() / dz;
  87   // non bending plane
  88   fNonBendingCoor = Hit1->GetNonBendingCoor();
  89   fNonBendingSlope = (fNonBendingCoor - Hit2->GetNonBendingCoor()) / dz;
  90   fNonBendingImpact = fNonBendingCoor - Hit1->GetZ() * fNonBendingSlope;
  91   fNonBendingCoorReso2 = Hit1->GetNonBendingReso2();
  92   fNonBendingSlopeReso2 = ( Hit1->GetNonBendingReso2() +
  93                             Hit2->GetNonBendingReso2() ) / dz / dz;
  94   fNonBendingCoorSlopeReso2 = Hit1->GetNonBendingReso2() / dz;
  95   // "fInTrack" flag to "kFALSE"
  96   fInTrack = kFALSE;
  97   return;
  98 }
  99
 100 AliMUONSegment::AliMUONSegment (const AliMUONSegment& MUONSegment)
 101 {
 102 // Dummy copy constructor
 103 }
 104
 105 AliMUONSegment & AliMUONSegment::operator=(const AliMUONSegment& MUONSegment)
 106 {
 107 // Dummy assignment operator
 108     return *this;
 109 }
 110
 111   //__________________________________________________________________________
 112 Int_t AliMUONSegment::Compare(const TObject* Segment) const
 113 {
 114   // "Compare" function to sort with increasing absolute value
 115   // of the "impact parameter" in bending plane.
 116   // Returns -1 (0, +1) if |impact parameter| of current Segment
 117   // is smaller than (equal to, larger than) |impact parameter| of Segment
 118   if (TMath::Abs(((AliMUONSegment*)this)->fBendingImpact)
 119       < TMath::Abs(((AliMUONSegment*)Segment)->fBendingImpact))
 120     return(-1);
 121   // continuous parameter, hence no need for testing equal case
 122   else return(+1);
 123 }
 124
 125   //__________________________________________________________________________
 126 Double_t AliMUONSegment::NormalizedChi2WithSegment(AliMUONSegment* Segment, Double_t Sigma2Cut)
 127 {
 128   // Calculate the normalized Chi2 between the current Segment (this)
 129   // and the Segment pointed to by "Segment",
 130   // i.e. the square deviations between the coordinates and the slopes,
 131   // in both the bending and the non bending plane,
 132   // divided by the variance of the same quantities and by "Sigma2Cut".
 133   // Returns 5 if none of the 4 quantities is OK,
 134   // something smaller than or equal to 4 otherwise.
 135   // Would it be more correct to use a real chi square
 136   // including the non diagonal term ????
 137   Double_t chi2, chi2Max, diff, normDiff;
 138   chi2 = 0.0;
 139   chi2Max = 5.0;
 140   // coordinate in bending plane
 141   diff = this->fBendingCoor - Segment->fBendingCoor;
 142   normDiff = diff * diff /
 143     (this->fBendingCoorReso2 + Segment->fBendingCoorReso2) / Sigma2Cut;
 144   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
 145   chi2 = chi2 + normDiff;
 146   // slope in bending plane
 147   diff = this->fBendingSlope - Segment->fBendingSlope;
 148   normDiff = diff * diff /
 149     (this->fBendingSlopeReso2 + Segment->fBendingSlopeReso2) / Sigma2Cut;
 150   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
 151   chi2 = chi2 + normDiff;
 152   // coordinate in non bending plane
 153   diff = this->fNonBendingCoor - Segment->fNonBendingCoor;
 154   normDiff = diff * diff /
 155     (this->fNonBendingCoorReso2 + Segment->fNonBendingCoorReso2) / Sigma2Cut;
 156   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
 157   chi2 = chi2 + normDiff;
 158   // slope in non bending plane
 159   diff = this->fNonBendingSlope - Segment->fNonBendingSlope;
 160   normDiff = diff * diff /
 161     (this->fNonBendingSlopeReso2 + Segment->fNonBendingSlopeReso2) / Sigma2Cut;
 162   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
 163   chi2 = chi2 + normDiff;
 164   return chi2;
 165 }
 166
 167   //__________________________________________________________________________
 168 AliMUONSegment* AliMUONSegment::CreateSegmentFromLinearExtrapToStation (Int_t Station, Double_t MCSfactor)
 169 {
 170   // Extrapolates linearly the current Segment (this) to station (0..) "Station".
 171   // Multiple Coulomb scattering calculated from "MCSfactor"
 172   // corresponding to one chamber,
 173   // with one chamber for the coordinate, two chambers for the angle,
 174   // due to the arrangement in stations.
 175   // Valid from station(1..) 4 to 5 or vice versa.
 176   // Returns the pointer to the created AliMUONSegment object
 177   // corresponding to this extrapolation.
 178   // The caller has the responsibility to delete this object.
 179   AliMUONSegment* extrapSegment = new AliMUONSegment(); // creates empty new segment
 180   // dZ from first hit of current Segment to first chamber of station "Station"
 181   AliMUON *pMUON = (AliMUON*) gAlice->GetModule("MUON"); // necessary ????
 182   Double_t dZ =
 183     (&(pMUON->Chamber(2 * Station)))->Z() - (this->fHitForRecPtr1)->GetZ();
 184   // Data in bending plane
 185   //  coordinate
 186   extrapSegment->fBendingCoor = this->fBendingCoor + this->fBendingSlope * dZ;
 187   //  slope
 188   extrapSegment->fBendingSlope = this->fBendingSlope;
 189   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
 190   extrapSegment->fBendingCoorReso2 = this->fBendingCoorReso2 +
 191     (this->fBendingSlopeReso2 + MCSfactor) * dZ * dZ; // missing non diagonal term: "2.0 * this->fBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
 192   extrapSegment->fBendingSlopeReso2 = this->fBendingSlopeReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 193   extrapSegment->fBendingCoorSlopeReso2 =
 194     this->fBendingCoorSlopeReso2 + this->fBendingSlopeReso2 * dZ; // missing: contribution from multiple Coulomb scattering !!!!
 195   // Data in non bending plane
 196   //  coordinate
 197   extrapSegment->fNonBendingCoor =
 198     this->fNonBendingCoor + this->fNonBendingSlope * dZ;
 199   //  slope
 200   extrapSegment->fNonBendingSlope = this->fNonBendingSlope;
 201   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
 202   extrapSegment->fNonBendingCoorReso2 = this->fNonBendingCoorReso2 +
 203     (this->fNonBendingSlopeReso2 + MCSfactor) *dZ * dZ; // missing non diagonal term: "2.0 * this->fNonBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
 204   extrapSegment->fNonBendingSlopeReso2 =
 205     this->fNonBendingSlopeReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 206   extrapSegment->fNonBendingCoorSlopeReso2 =
 207     this->fNonBendingCoorSlopeReso2 + this->fNonBendingSlopeReso2 * dZ; // missing: contribution from multiple Coulomb scattering !!!!
 208   return extrapSegment;
 209 }
 210
 211   //__________________________________________________________________________
 212 AliMUONHitForRec* AliMUONSegment::CreateHitForRecFromLinearExtrapToChamber (Int_t Chamber, Double_t MCSfactor)
 213 {
 214   // Extrapolates linearly the current Segment (this) to chamber(0..) "Chamber".
 215   // Multiple Coulomb scattering calculated from "MCSfactor"
 216   // corresponding to one chamber.
 217   // Valid from station(1..) 4 to 5 or vice versa.
 218   // Returns the pointer to the created AliMUONHitForRec object
 219   // corresponding to this extrapolation.
 220   // The caller has the responsibility to delete this object.
 221   AliMUONHitForRec* extrapHitForRec = new AliMUONHitForRec(); // creates empty new HitForRec
 222   // dZ from first hit of current Segment to chamber
 223   AliMUON *pMUON = (AliMUON*) gAlice->GetModule("MUON"); // necessary ????
 224   Double_t dZ =
 225     (&(pMUON->Chamber(Chamber)))->Z() - (this->fHitForRecPtr1)->GetZ();
 226   // Data in bending plane
 227   //  coordinate
 228   extrapHitForRec->SetBendingCoor(this->fBendingCoor + this->fBendingSlope * dZ);
 229   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
 230   extrapHitForRec->SetBendingReso2(this->fBendingCoorReso2 +
 231                                    (this->fBendingSlopeReso2 + MCSfactor) * dZ * dZ); // missing non diagonal term: "2.0 * this->fBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
 232   // Data in non bending plane
 233   //  coordinate
 234  extrapHitForRec ->SetNonBendingCoor(this->fNonBendingCoor +
 235                                      this->fNonBendingSlope * dZ);
 236   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
 237   extrapHitForRec->
 238     SetNonBendingReso2(this->fNonBendingCoorReso2 +
 239                        (this->fNonBendingSlopeReso2 + MCSfactor) * dZ * dZ); // missing non diagonal term: "2.0 * this->fNonBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
 240   return extrapHitForRec;
 241 }
 242
 243   //__________________________________________________________________________
 244 void AliMUONSegment::UpdateFromStationTrackParam(AliMUONTrackParam *TrackParam, Double_t MCSfactor, Double_t Dz1, Double_t Dz2, Double_t Dz3, Int_t Station, Double_t InverseMomentum)
 245 {
 246   // Fill data members with values calculated from the array of track parameters
 247   // pointed to by "TrackParam" (index = 0 and 1 for first and second chambers
 248   // of the station, respectively).
 249   // Multiple Coulomb scattering is taking into account with "MCSfactor"
 250   // corresponding to one chamber,
 251   // with one chamber for the coordinate, two chambers for the angle,
 252   // due to the arrangement in stations.
 253   // Resolution coming from:
 254   // coordinate in closest station at "Dz1" from current "Station",
 255   // slope between closest stations, with "Dz2" interval between them,
 256   // interval "Dz3" between chambers of closest station,
 257   // extrapolation over "Dz1" from closest station,
 258   // "InverseMomentum".
 259   // When called, "fBendingCoorReso2" and "fNonBendingCoorReso2"
 260   // are assumed to be filled
 261   // with the variance on bending and non bending coordinates.
 262   // The "road" is parametrized from the old reco_muon.F
 263   // with 8 cm between stations.
 264   AliMUONTrackParam *param0;
 265 //   Double_t cReso2, sReso2;
 266   // parameters to define the widths of the searching roads in station 0,1,2
 267   // width = p0 + p1/ (momentum)^2
 268   //                  station number:        0         1          2
 269 //   static Double_t p0BendingCoor[3] =     { 6.43e-2, 1.64e-2,   0.034 };
 270 //   static Double_t p1BendingCoor[3] =     {    986.,    821.,    446. };
 271 //   static Double_t p0BendingSlope[3] =    { 3.54e-6, 3.63e-6,  3.6e-6 };
 272 //   static Double_t p1BendingSlope[3] =    { 4.49e-3,  4.8e-3,   0.011 };
 273 //   static Double_t p0NonBendingCoor[3] =  { 4.66e-2, 4.83e-2,   0.049 };
 274 //   static Double_t p1NonBendingCoor[3] =  {   1444.,    866.,    354. };
 275 //   static Double_t p0NonBendingSlope[3] = { 6.14e-4, 6.49e-4, 6.85e-4 };
 276 //   static Double_t p1NonBendingSlope[3] = {      0.,      0.,      0. };
 277
 278   static Double_t p0BendingCoor[3] =     { 6.43e-2, 6.43e-2,   6.43e-2  };
 279   static Double_t p1BendingCoor[3] =     {    986.,    986.,       986. };
 280   static Double_t p0BendingSlope[3] =    {   3.6e-6,   3.6e-6,     3.6e-6  };
 281   static Double_t p1BendingSlope[3] =    {  1.1e-2,  1.1e-2,    1.1e-2  };
 282   static Double_t p0NonBendingCoor[3] =  {   0.049,   0.049,     0.049  };
 283   static Double_t p1NonBendingCoor[3] =  {   1444.,   1444.,      1444. };
 284   static Double_t p0NonBendingSlope[3] = {   6.8e-4,   6.8e-4,     6.8e-4  };
 285   static Double_t p1NonBendingSlope[3] = {      0.,      0.,         0. };
 286   param0 = &(TrackParam[0]);
 287
 288 // OLD version
 289 //   // Bending plane
 290 //   fBendingCoor = param0->GetBendingCoor(); // coordinate
 291 //   fBendingSlope = param0->GetBendingSlope(); // slope
 292 //   cReso2 = fBendingCoorReso2;
 293 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
 294 //   fBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
 295 //   fBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 296 //   // Non bending plane
 297 //   fNonBendingCoor = param0->GetNonBendingCoor(); // coordinate
 298 //   fNonBendingSlope = param0->GetNonBendingSlope(); // slope
 299 //   cReso2 = fNonBendingCoorReso2;
 300 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
 301 //   fNonBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
 302 //   fNonBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 303
 304   // Coordinate and slope
 305   // Bending plane
 306   fBendingCoor = param0->GetBendingCoor(); // coordinate
 307   fBendingSlope = param0->GetBendingSlope(); // slope
 308   // Non bending plane
 309   fNonBendingCoor = param0->GetNonBendingCoor(); // coordinate
 310   fNonBendingSlope = param0->GetNonBendingSlope(); // slope
 311
 312   // Resolutions
 313   // cReso2 and sReso2 have to be subtracted here from the parametrization
 314   // because they are added in the functions "NormalizedChi2WithSegment"
 315   // and "NormalizedChi2WithHitForRec"
 316   // Bending plane
 317 //   cReso2 = fBendingCoorReso2;
 318 //   sReso2 = (2. * cReso2 )/ (Dz3*Dz3) ;
 319   fBendingCoorReso2 = p0BendingCoor[Station] + p1BendingCoor[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum ;  // - cReso2
 320   fBendingSlopeReso2 = p0BendingSlope[Station] + p1BendingSlope[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum; //  - sReso2;
 321   // Non bending plane
 322 //   cReso2 = fNonBendingCoorReso2;
 323 //   sReso2 =  (2. * cReso2 )/ (Dz3*Dz3) ;
 324   fNonBendingCoorReso2 = p0NonBendingCoor[Station] + p1NonBendingCoor[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum; // - cReso2;
 325   fNonBendingSlopeReso2 = p0NonBendingSlope[Station] + p1NonBendingSlope[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum; //  - sReso2;
 326   return;
 327 }
 328
 329 // OLD function, with roads automatically calculated instead from being parametrized
 330 // kept because it would be a better solution,
 331 // if one can really find the right values.
 332 //   //__________________________________________________________________________
 333 // void AliMUONSegment::UpdateFromStationTrackParam(AliMUONTrackParam *TrackParam, Double_t MCSfactor, Double_t Dz1, Double_t Dz2)
 334 // {
 335 //   // Fill data members with values calculated from the array of track parameters
 336 //   // pointed to by "TrackParam" (index = 0 and 1 for first and second chambers
 337 //   // of the station, respectively).
 338 //   // Multiple Coulomb scattering is taking into account with "MCSfactor"
 339 //   // corresponding to one chamber,
 340 //   // with one chamber for the coordinate, two chambers for the angle,
 341 //   // due to the arrangement in stations.
 342 //   // Resolution coming from:
 343 //   // coordinate in closest station at "Dz1",
 344 //   // slope between closest stations, with "Dz2" interval between them,
 345 //   // extrapolation over "Dz" from closest station.
 346 //   // When called, "fBendingCoorReso2" and "fNonBendingCoorReso2"
 347 //   // are assumed to be filled
 348 //   // with the variance on bending and non bending coordinates.
 349 //   AliMUONTrackParam *param0;
 350 //   Double_t cReso2, sReso2;
 351 //   param0 = &(TrackParam[0]);
 352 //   // Bending plane
 353 //   fBendingCoor = param0->GetBendingCoor(); // coordinate
 354 //   fBendingSlope = param0->GetBendingSlope(); // slope
 355 //   cReso2 = fBendingCoorReso2;
 356 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
 357 //   fBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
 358 //   fBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 359 //   // Non bending plane
 360 //   fNonBendingCoor = param0->GetNonBendingCoor(); // coordinate
 361 //   fNonBendingSlope = param0->GetNonBendingSlope(); // slope
 362 //   cReso2 = fNonBendingCoorReso2;
 363 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
 364 //   fNonBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
 365 //   fNonBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 366 //   return;
 367 // }