MUON/AliMUONSegment.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 1.8  2001/04/25 14:50:42  gosset
  19 Corrections to violations of coding conventions
  20
  21 Revision 1.7  2001/02/08 10:34:41  gosset
  22 Add a "real" default constructor.
  23
  24 Revision 1.6  2001/02/05 14:49:29  hristov
  25 Compare() declared const (R.Brun)
  26
  27 Revision 1.5  2001/01/08 11:01:02  gosset
  28 Modifications used for addendum to Dimuon TDR (JP Cussonneau):
  29 *. MaxBendingMomentum to make both a segment and a track (default 500)
  30 *. MaxChi2 per degree of freedom to make a track (default 100)
  31 *. MinBendingMomentum used also to make a track
  32    and not only a segment (default 3)
  33 *. wider roads for track search in stations 1 to 3
  34 *. extrapolation to actual Z instead of Z(chamber) in FollowTracks
  35 *. in track fit:
  36    - limits on parameters X and Y (+/-500)
  37    - covariance matrices in double precision
  38    - normalization of covariance matrices before inversion
  39    - suppression of Minuit printouts
  40 *. correction against memory leak (delete extrapHit) in FollowTracks
  41 *. RMax to 10 degrees with Z(chamber) instead of fixed values;
  42    RMin and Rmax cuts suppressed in NewHitForRecFromGEANT,
  43    because useless with realistic geometry
  44
  45 Revision 1.4  2000/06/30 10:15:48  gosset
  46 Changes to EventReconstructor...:
  47 precision fit with multiple Coulomb scattering;
  48 extrapolation to vertex with Branson correction in absorber (JPC)
  49
  50 Revision 1.3  2000/06/25 13:06:39  hristov
  51 Inline functions moved from *.cxx to *.h files instead of forward declarations
  52
  53 Revision 1.2  2000/06/15 07:58:48  morsch
  54 Code from MUON-dev joined
  55
  56 Revision 1.1.2.4  2000/06/12 10:10:21  morsch
  57 Dummy copy constructor and assignment operator added
  58
  59 Revision 1.1.2.3  2000/06/09 21:01:16  morsch
  60 Make includes consistent with new file structure.
  61
  62 Revision 1.1.2.2  2000/06/09 12:58:05  gosset
  63 Removed comment beginnings in Log sections of .cxx files
  64 Suppressed most violations of coding rules
  65
  66 Revision 1.1.2.1  2000/06/07 14:44:53  gosset
  67 Addition of files for track reconstruction in C++
  68 */
  69
  70 ///////////////////////////////////////////////////////////
  71 //
  72 // Segment for reconstruction
  73 // in
  74 // ALICE
  75 // dimuon
  76 // spectrometer:
  77 // two hits for reconstruction in the two chambers of one station
  78 //
  79 ///////////////////////////////////////////////////////////
  80
  81 #include "AliMUON.h"
  82 #include "AliMUONChamber.h"
  83 #include "AliMUONHitForRec.h"
  84 #include "AliMUONSegment.h"
  85 #include "AliMUONTrackParam.h"
  86 #include "AliRun.h" // for gAlice
  87
  88 ClassImp(AliMUONSegment) // Class implementation in ROOT context
  89
  90   //__________________________________________________________________________
  91 AliMUONSegment::AliMUONSegment()
  92 {
  93   // Default constructor
  94   fHitForRecPtr1 = 0; // pointer to HitForRec in first chamber
  95   fHitForRecPtr2 = 0; // pointer to HitForRec in second chamber
  96   // Bending plane:
  97   fBendingCoor = 0.0; // Coordinate in bending plane
  98   fBendingSlope = 0.0; // Slope in bending plane
  99   // Covariance in bending plane:
 100   fBendingCoorReso2 = 0.0; // Covariance(coordinate C1 in first chamber)
 101   fBendingSlopeReso2 = 0.0; // Covariance(slope)
 102   fBendingCoorSlopeReso2 = 0.0; // Covariance(C1,slope)
 103   fBendingImpact = 0.0; // Impact parameter in bending plane
 104   // Non Bending plane:
 105   fNonBendingCoor = 0.0; // Coordinate in non bending plane
 106   fNonBendingSlope = 0.0; // Slope in non bending plane
 107   // Covariance in non bending plane:
 108   fNonBendingCoorReso2 = 0.0; // Covariance(coordinate C1 in first chamber)
 109   fNonBendingSlopeReso2 = 0.0; // Covariance(slope)
 110   fNonBendingCoorSlopeReso2 = 0.0; // Covariance(C1,slope)
 111   fNonBendingImpact = 0.0; // Impact parameter in non bending plane
 112   fInTrack = kFALSE; // TRUE if segment belongs to one track
 113 }
 114
 115   //__________________________________________________________________________
 116 AliMUONSegment::AliMUONSegment(AliMUONHitForRec* Hit1, AliMUONHitForRec* Hit2)
 117 {
 118   // Constructor for AliMUONSegment from two HitForRec's,
 119   // one, in the first chamber of the station, pointed to by "Hit1",
 120   // the other one, in the second chamber of the station, pointed to by "Hit1".
 121   // Fills the pointers to both hits,
 122   // the slope, the covariance for (coordinate in first chamber, slope),
 123   // and the impact parameter at vertex (Z=0),
 124   // in bending and non bending planes.
 125   // Puts the "fInTrack" flag to "kFALSE".
 126   Double_t dz;
 127   // pointers to HitForRec's
 128   fHitForRecPtr1 = Hit1;
 129   fHitForRecPtr2 = Hit2;
 130   dz = Hit1->GetZ() - Hit2->GetZ();
 131   // bending plane
 132   fBendingCoor = Hit1->GetBendingCoor();
 133   fBendingSlope = (fBendingCoor - Hit2->GetBendingCoor()) / dz;
 134   fBendingImpact = fBendingCoor - Hit1->GetZ() * fBendingSlope;
 135   fBendingCoorReso2 = Hit1->GetBendingReso2();
 136   fBendingSlopeReso2 = ( Hit1->GetBendingReso2() +
 137                          Hit2->GetBendingReso2() ) / dz / dz;
 138   fBendingCoorSlopeReso2 = Hit1->GetBendingReso2() / dz;
 139   // non bending plane
 140   fNonBendingCoor = Hit1->GetNonBendingCoor();
 141   fNonBendingSlope = (fNonBendingCoor - Hit2->GetNonBendingCoor()) / dz;
 142   fNonBendingImpact = fNonBendingCoor - Hit1->GetZ() * fNonBendingSlope;
 143   fNonBendingCoorReso2 = Hit1->GetNonBendingReso2();
 144   fNonBendingSlopeReso2 = ( Hit1->GetNonBendingReso2() +
 145                             Hit2->GetNonBendingReso2() ) / dz / dz;
 146   fNonBendingCoorSlopeReso2 = Hit1->GetNonBendingReso2() / dz;
 147   // "fInTrack" flag to "kFALSE"
 148   fInTrack = kFALSE;
 149   return;
 150 }
 151
 152 AliMUONSegment::AliMUONSegment (const AliMUONSegment& MUONSegment)
 153 {
 154 // Dummy copy constructor
 155 }
 156
 157 AliMUONSegment & AliMUONSegment::operator=(const AliMUONSegment& MUONSegment)
 158 {
 159 // Dummy assignment operator
 160     return *this;
 161 }
 162
 163   //__________________________________________________________________________
 164 Int_t AliMUONSegment::Compare(const TObject* Segment) const
 165 {
 166   // "Compare" function to sort with increasing absolute value
 167   // of the "impact parameter" in bending plane.
 168   // Returns -1 (0, +1) if |impact parameter| of current Segment
 169   // is smaller than (equal to, larger than) |impact parameter| of Segment
 170   if (TMath::Abs(((AliMUONSegment*)this)->fBendingImpact)
 171       < TMath::Abs(((AliMUONSegment*)Segment)->fBendingImpact))
 172     return(-1);
 173   // continuous parameter, hence no need for testing equal case
 174   else return(+1);
 175 }
 176
 177   //__________________________________________________________________________
 178 Double_t AliMUONSegment::NormalizedChi2WithSegment(AliMUONSegment* Segment, Double_t Sigma2Cut)
 179 {
 180   // Calculate the normalized Chi2 between the current Segment (this)
 181   // and the Segment pointed to by "Segment",
 182   // i.e. the square deviations between the coordinates and the slopes,
 183   // in both the bending and the non bending plane,
 184   // divided by the variance of the same quantities and by "Sigma2Cut".
 185   // Returns 5 if none of the 4 quantities is OK,
 186   // something smaller than or equal to 4 otherwise.
 187   // Would it be more correct to use a real chi square
 188   // including the non diagonal term ????
 189   Double_t chi2, chi2Max, diff, normDiff;
 190   chi2 = 0.0;
 191   chi2Max = 5.0;
 192   // coordinate in bending plane
 193   diff = this->fBendingCoor - Segment->fBendingCoor;
 194   normDiff = diff * diff /
 195     (this->fBendingCoorReso2 + Segment->fBendingCoorReso2) / Sigma2Cut;
 196   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
 197   chi2 = chi2 + normDiff;
 198   // slope in bending plane
 199   diff = this->fBendingSlope - Segment->fBendingSlope;
 200   normDiff = diff * diff /
 201     (this->fBendingSlopeReso2 + Segment->fBendingSlopeReso2) / Sigma2Cut;
 202   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
 203   chi2 = chi2 + normDiff;
 204   // coordinate in non bending plane
 205   diff = this->fNonBendingCoor - Segment->fNonBendingCoor;
 206   normDiff = diff * diff /
 207     (this->fNonBendingCoorReso2 + Segment->fNonBendingCoorReso2) / Sigma2Cut;
 208   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
 209   chi2 = chi2 + normDiff;
 210   // slope in non bending plane
 211   diff = this->fNonBendingSlope - Segment->fNonBendingSlope;
 212   normDiff = diff * diff /
 213     (this->fNonBendingSlopeReso2 + Segment->fNonBendingSlopeReso2) / Sigma2Cut;
 214   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
 215   chi2 = chi2 + normDiff;
 216   return chi2;
 217 }
 218
 219   //__________________________________________________________________________
 220 AliMUONSegment* AliMUONSegment::CreateSegmentFromLinearExtrapToStation (Int_t Station, Double_t MCSfactor)
 221 {
 222   // Extrapolates linearly the current Segment (this) to station (0..) "Station".
 223   // Multiple Coulomb scattering calculated from "MCSfactor"
 224   // corresponding to one chamber,
 225   // with one chamber for the coordinate, two chambers for the angle,
 226   // due to the arrangement in stations.
 227   // Valid from station(1..) 4 to 5 or vice versa.
 228   // Returns the pointer to the created AliMUONSegment object
 229   // corresponding to this extrapolation.
 230   // The caller has the responsibility to delete this object.
 231   AliMUONSegment* extrapSegment = new AliMUONSegment(); // creates empty new segment
 232   // dZ from first hit of current Segment to first chamber of station "Station"
 233   AliMUON *pMUON = (AliMUON*) gAlice->GetModule("MUON"); // necessary ????
 234   Double_t dZ =
 235     (&(pMUON->Chamber(2 * Station)))->Z() - (this->fHitForRecPtr1)->GetZ();
 236   // Data in bending plane
 237   //  coordinate
 238   extrapSegment->fBendingCoor = this->fBendingCoor + this->fBendingSlope * dZ;
 239   //  slope
 240   extrapSegment->fBendingSlope = this->fBendingSlope;
 241   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
 242   extrapSegment->fBendingCoorReso2 = this->fBendingCoorReso2 +
 243     (this->fBendingSlopeReso2 + MCSfactor) * dZ * dZ; // missing non diagonal term: "2.0 * this->fBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
 244   extrapSegment->fBendingSlopeReso2 = this->fBendingSlopeReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 245   extrapSegment->fBendingCoorSlopeReso2 =
 246     this->fBendingCoorSlopeReso2 + this->fBendingSlopeReso2 * dZ; // missing: contribution from multiple Coulomb scattering !!!!
 247   // Data in non bending plane
 248   //  coordinate
 249   extrapSegment->fNonBendingCoor =
 250     this->fNonBendingCoor + this->fNonBendingSlope * dZ;
 251   //  slope
 252   extrapSegment->fNonBendingSlope = this->fNonBendingSlope;
 253   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
 254   extrapSegment->fNonBendingCoorReso2 = this->fNonBendingCoorReso2 +
 255     (this->fNonBendingSlopeReso2 + MCSfactor) *dZ * dZ; // missing non diagonal term: "2.0 * this->fNonBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
 256   extrapSegment->fNonBendingSlopeReso2 =
 257     this->fNonBendingSlopeReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 258   extrapSegment->fNonBendingCoorSlopeReso2 =
 259     this->fNonBendingCoorSlopeReso2 + this->fNonBendingSlopeReso2 * dZ; // missing: contribution from multiple Coulomb scattering !!!!
 260   return extrapSegment;
 261 }
 262
 263   //__________________________________________________________________________
 264 AliMUONHitForRec* AliMUONSegment::CreateHitForRecFromLinearExtrapToChamber (Int_t Chamber, Double_t MCSfactor)
 265 {
 266   // Extrapolates linearly the current Segment (this) to chamber(0..) "Chamber".
 267   // Multiple Coulomb scattering calculated from "MCSfactor"
 268   // corresponding to one chamber.
 269   // Valid from station(1..) 4 to 5 or vice versa.
 270   // Returns the pointer to the created AliMUONHitForRec object
 271   // corresponding to this extrapolation.
 272   // The caller has the responsibility to delete this object.
 273   AliMUONHitForRec* extrapHitForRec = new AliMUONHitForRec(); // creates empty new HitForRec
 274   // dZ from first hit of current Segment to chamber
 275   AliMUON *pMUON = (AliMUON*) gAlice->GetModule("MUON"); // necessary ????
 276   Double_t dZ =
 277     (&(pMUON->Chamber(Chamber)))->Z() - (this->fHitForRecPtr1)->GetZ();
 278   // Data in bending plane
 279   //  coordinate
 280   extrapHitForRec->SetBendingCoor(this->fBendingCoor + this->fBendingSlope * dZ);
 281   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
 282   extrapHitForRec->SetBendingReso2(this->fBendingCoorReso2 +
 283                                    (this->fBendingSlopeReso2 + MCSfactor) * dZ * dZ); // missing non diagonal term: "2.0 * this->fBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
 284   // Data in non bending plane
 285   //  coordinate
 286  extrapHitForRec ->SetNonBendingCoor(this->fNonBendingCoor +
 287                                      this->fNonBendingSlope * dZ);
 288   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
 289   extrapHitForRec->
 290     SetNonBendingReso2(this->fNonBendingCoorReso2 +
 291                        (this->fNonBendingSlopeReso2 + MCSfactor) * dZ * dZ); // missing non diagonal term: "2.0 * this->fNonBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
 292   return extrapHitForRec;
 293 }
 294
 295   //__________________________________________________________________________
 296 void AliMUONSegment::UpdateFromStationTrackParam(AliMUONTrackParam *TrackParam, Double_t MCSfactor, Double_t Dz1, Double_t Dz2, Double_t Dz3, Int_t Station, Double_t InverseMomentum)
 297 {
 298   // Fill data members with values calculated from the array of track parameters
 299   // pointed to by "TrackParam" (index = 0 and 1 for first and second chambers
 300   // of the station, respectively).
 301   // Multiple Coulomb scattering is taking into account with "MCSfactor"
 302   // corresponding to one chamber,
 303   // with one chamber for the coordinate, two chambers for the angle,
 304   // due to the arrangement in stations.
 305   // Resolution coming from:
 306   // coordinate in closest station at "Dz1" from current "Station",
 307   // slope between closest stations, with "Dz2" interval between them,
 308   // interval "Dz3" between chambers of closest station,
 309   // extrapolation over "Dz1" from closest station,
 310   // "InverseMomentum".
 311   // When called, "fBendingCoorReso2" and "fNonBendingCoorReso2"
 312   // are assumed to be filled
 313   // with the variance on bending and non bending coordinates.
 314   // The "road" is parametrized from the old reco_muon.F
 315   // with 8 cm between stations.
 316   AliMUONTrackParam *param0;
 317 //   Double_t cReso2, sReso2;
 318   // parameters to define the widths of the searching roads in station 0,1,2
 319   // width = p0 + p1/ (momentum)^2
 320   //                  station number:        0         1          2
 321 //   static Double_t p0BendingCoor[3] =     { 6.43e-2, 1.64e-2,   0.034 };
 322 //   static Double_t p1BendingCoor[3] =     {    986.,    821.,    446. };
 323 //   static Double_t p0BendingSlope[3] =    { 3.54e-6, 3.63e-6,  3.6e-6 };
 324 //   static Double_t p1BendingSlope[3] =    { 4.49e-3,  4.8e-3,   0.011 };
 325 //   static Double_t p0NonBendingCoor[3] =  { 4.66e-2, 4.83e-2,   0.049 };
 326 //   static Double_t p1NonBendingCoor[3] =  {   1444.,    866.,    354. };
 327 //   static Double_t p0NonBendingSlope[3] = { 6.14e-4, 6.49e-4, 6.85e-4 };
 328 //   static Double_t p1NonBendingSlope[3] = {      0.,      0.,      0. };
 329
 330   static Double_t p0BendingCoor[3] =     { 6.43e-2, 6.43e-2,   6.43e-2  };
 331   static Double_t p1BendingCoor[3] =     {    986.,    986.,       986. };
 332   static Double_t p0BendingSlope[3] =    {   3.6e-6,   3.6e-6,     3.6e-6  };
 333   static Double_t p1BendingSlope[3] =    {  1.1e-2,  1.1e-2,    1.1e-2  };
 334   static Double_t p0NonBendingCoor[3] =  {   0.049,   0.049,     0.049  };
 335   static Double_t p1NonBendingCoor[3] =  {   1444.,   1444.,      1444. };
 336   static Double_t p0NonBendingSlope[3] = {   6.8e-4,   6.8e-4,     6.8e-4  };
 337   static Double_t p1NonBendingSlope[3] = {      0.,      0.,         0. };
 338   param0 = &(TrackParam[0]);
 339
 340 // OLD version
 341 //   // Bending plane
 342 //   fBendingCoor = param0->GetBendingCoor(); // coordinate
 343 //   fBendingSlope = param0->GetBendingSlope(); // slope
 344 //   cReso2 = fBendingCoorReso2;
 345 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
 346 //   fBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
 347 //   fBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 348 //   // Non bending plane
 349 //   fNonBendingCoor = param0->GetNonBendingCoor(); // coordinate
 350 //   fNonBendingSlope = param0->GetNonBendingSlope(); // slope
 351 //   cReso2 = fNonBendingCoorReso2;
 352 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
 353 //   fNonBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
 354 //   fNonBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 355
 356   // Coordinate and slope
 357   // Bending plane
 358   fBendingCoor = param0->GetBendingCoor(); // coordinate
 359   fBendingSlope = param0->GetBendingSlope(); // slope
 360   // Non bending plane
 361   fNonBendingCoor = param0->GetNonBendingCoor(); // coordinate
 362   fNonBendingSlope = param0->GetNonBendingSlope(); // slope
 363
 364   // Resolutions
 365   // cReso2 and sReso2 have to be subtracted here from the parametrization
 366   // because they are added in the functions "NormalizedChi2WithSegment"
 367   // and "NormalizedChi2WithHitForRec"
 368   // Bending plane
 369 //   cReso2 = fBendingCoorReso2;
 370 //   sReso2 = (2. * cReso2 )/ (Dz3*Dz3) ;
 371   fBendingCoorReso2 = p0BendingCoor[Station] + p1BendingCoor[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum ;  // - cReso2
 372   fBendingSlopeReso2 = p0BendingSlope[Station] + p1BendingSlope[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum; //  - sReso2;
 373   // Non bending plane
 374 //   cReso2 = fNonBendingCoorReso2;
 375 //   sReso2 =  (2. * cReso2 )/ (Dz3*Dz3) ;
 376   fNonBendingCoorReso2 = p0NonBendingCoor[Station] + p1NonBendingCoor[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum; // - cReso2;
 377   fNonBendingSlopeReso2 = p0NonBendingSlope[Station] + p1NonBendingSlope[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum; //  - sReso2;
 378   return;
 379 }
 380
 381 // OLD function, with roads automatically calculated instead from being parametrized
 382 // kept because it would be a better solution,
 383 // if one can really find the right values.
 384 //   //__________________________________________________________________________
 385 // void AliMUONSegment::UpdateFromStationTrackParam(AliMUONTrackParam *TrackParam, Double_t MCSfactor, Double_t Dz1, Double_t Dz2)
 386 // {
 387 //   // Fill data members with values calculated from the array of track parameters
 388 //   // pointed to by "TrackParam" (index = 0 and 1 for first and second chambers
 389 //   // of the station, respectively).
 390 //   // Multiple Coulomb scattering is taking into account with "MCSfactor"
 391 //   // corresponding to one chamber,
 392 //   // with one chamber for the coordinate, two chambers for the angle,
 393 //   // due to the arrangement in stations.
 394 //   // Resolution coming from:
 395 //   // coordinate in closest station at "Dz1",
 396 //   // slope between closest stations, with "Dz2" interval between them,
 397 //   // extrapolation over "Dz" from closest station.
 398 //   // When called, "fBendingCoorReso2" and "fNonBendingCoorReso2"
 399 //   // are assumed to be filled
 400 //   // with the variance on bending and non bending coordinates.
 401 //   AliMUONTrackParam *param0;
 402 //   Double_t cReso2, sReso2;
 403 //   param0 = &(TrackParam[0]);
 404 //   // Bending plane
 405 //   fBendingCoor = param0->GetBendingCoor(); // coordinate
 406 //   fBendingSlope = param0->GetBendingSlope(); // slope
 407 //   cReso2 = fBendingCoorReso2;
 408 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
 409 //   fBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
 410 //   fBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 411 //   // Non bending plane
 412 //   fNonBendingCoor = param0->GetNonBendingCoor(); // coordinate
 413 //   fNonBendingSlope = param0->GetNonBendingSlope(); // slope
 414 //   cReso2 = fNonBendingCoorReso2;
 415 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
 416 //   fNonBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
 417 //   fNonBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 418 //   return;
 419 // }