PHOS/AliPHOSvFast.cxx

   1   /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
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   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 /* History of cvs commits:
  19  *
  20  * $Log$
  21  * Revision 1.30  2006/09/13 07:31:01  kharlov
  22  * Effective C++ corrections (T.Pocheptsov)
  23  *
  24  * Revision 1.29  2005/05/28 14:19:05  schutz
  25  * Compilation warnings fixed by T.P.
  26  *
  27  */
  28
  29 //_________________________________________________________________________
  30 // Implementation of the PHOS manager class for fast simulations
  31 // Tracks particles until the reach a grossly designed PHOS module
  32 // Modify the particles property (momentum, energy, type) according to
  33 //  the PHOS response function. The result is called a virtual reconstructed
  34 //  particle.
  35 //
  36 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH)
  37
  38 // --- ROOT system ---
  39
  40 #include <TGeometry.h>
  41 #include <TParticle.h>
  42 #include "TClonesArray.h"
  43 #include <TVirtualMC.h>
  44
  45 // --- Standard library ---
  46
  47 // --- AliRoot header files ---
  48 #include "AliPHOSFastRecParticle.h"
  49 #include "AliPHOSGeometry.h"
  50 #include "AliPHOSLoader.h"
  51 #include "AliPHOSvFast.h"
  52 #include "AliRun.h"
  53
  54 ClassImp(AliPHOSvFast)
  55
  56 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast() :
  57   fBigBoxX(0.),
  58   fBigBoxY(0.),
  59   fBigBoxZ(0.),
  60   fFastRecParticles(0),
  61   fNRecParticles(0),
  62   fRan(0),
  63   fResPara1(0.),
  64   fResPara2(0.),
  65   fResPara3(0.),
  66   fPosParaA0(0.),
  67   fPosParaA1(0.),
  68   fPosParaB0(0.),
  69   fPosParaB1(0.),
  70   fPosParaB2(0.)
  71 {
  72   // default ctor : initialize data member
  73 }
  74
  75 //____________________________________________________________________________
  76 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast(const char *name, const char *title):
  77   AliPHOS(name,title),
  78   fBigBoxX(0.),
  79   fBigBoxY(0.),
  80   fBigBoxZ(0.),
  81   fFastRecParticles(new AliPHOSFastRecParticle::FastRecParticlesList("AliPHOSFastRecParticle", 100)),
  82   fNRecParticles(0),
  83   fRan(0),
  84   fResPara1(0.030), // GeV
  85   fResPara2(0.00003),
  86   fResPara3(0.00001),
  87   fPosParaA0(2.87),    // mm
  88   fPosParaA1(-0.0975),
  89   fPosParaB0(0.257),
  90   fPosParaB1(0.137),
  91   fPosParaB2(0.00619)
  92 {
  93   // ctor
  94   // create the Loader
  95   SetBigBox(0, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(0) ) ;
  96   SetBigBox(1, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(3) + GetGeometry()->GetCPVBoxSize(1) ) ;
  97   SetBigBox(2, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(2) );
  98 }
  99
 100 //____________________________________________________________________________
 101 AliPHOSvFast::~AliPHOSvFast()
 102 {
 103   // dtor
 104
 105   fFastRecParticles->Delete() ;
 106   delete fFastRecParticles ;
 107   fFastRecParticles = 0 ;
 108
 109 }
 110
 111 //____________________________________________________________________________
 112 void AliPHOSvFast::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
 113 {
 114   // Add a virtually reconstructed particle to the list
 115
 116   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
 117   fNRecParticles++ ;
 118 }
 119
 120 //____________________________________________________________________________
 121 void AliPHOSvFast::CreateGeometry()
 122 {
 123   // Create the geometry for GEANT
 124
 125   AliPHOSvFast *phostmp = (AliPHOSvFast*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
 126
 127   if ( phostmp == NULL ) {
 128
 129     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
 130     return ;
 131
 132   }
 133
 134   // Get pointer to the array containing media indeces
 135   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
 136
 137   Float_t bigbox[3] ;
 138   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
 139   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
 140   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
 141
 142   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
 143
 144   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
 145
 146   Int_t idrotm[99] ;
 147   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
 148
 149   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 150
 151     Float_t angle = GetGeometry()->GetPHOSAngle(i) ;
 152     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
 153
 154     Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 155
 156     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 157     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 158     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
 159
 160   } // for GetNModules
 161
 162 }
 163
 164
 165 //____________________________________________________________________________
 166 void AliPHOSvFast::Init(void)
 167 {
 168   // Prints out an information message
 169
 170   Int_t i;
 171
 172   printf("\n");
 173   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 174   printf(" FAST PHOS_INIT ");
 175   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 176   printf("\n");
 177
 178   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
 179
 180   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
 181   printf("\n");
 182
 183 }
 184
 185 //___________________________________________________________________________
 186 Float_t AliPHOSvFast::GetBigBox(Int_t index) const
 187 {
 188   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
 189
 190   Float_t rv = 0 ;
 191
 192   switch (index) {
 193   case 0:
 194     rv = fBigBoxX ;
 195     break ;
 196   case 1:
 197      rv = fBigBoxY ;
 198     break ;
 199   case 2:
 200      rv = fBigBoxZ ;
 201     break ;
 202  }
 203   return rv ;
 204 }
 205 //___________________________________________________________________________
 206
 207 void AliPHOSvFast::MakeBranch(Option_t* opt)
 208 {
 209   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
 210   AliDetector::MakeBranch(opt);
 211   const char *cd = strstr(opt,"R");
 212
 213   if (fFastRecParticles && fLoader->TreeR() && cd) {
 214     MakeBranchInTree(fLoader->TreeR(), GetName(), &fFastRecParticles, fBufferSize, 0);
 215   }
 216 }
 217 //____________________________________________________________________________
 218
 219 Double_t AliPHOSvFast::MakeEnergy(Double_t energy)
 220 {
 221   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
 222   // A gaussian distribution is assumed
 223
 224   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ;
 225   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;
 226 }
 227 //____________________________________________________________________________
 228
 229 TVector3 AliPHOSvFast::MakePosition(Double_t energy, TVector3 pos, Double_t theta, Double_t phi)
 230 {
 231   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
 232   // A gaussian position distribution is assumed
 233
 234   TVector3 newpos ;
 235   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
 236   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
 237   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
 238   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
 239   Double_t y = pos.Y() ;
 240
 241   newpos.SetX(x) ;
 242   newpos.SetY(y) ;
 243   newpos.SetZ(z) ;
 244
 245   return newpos ;
 246 }
 247
 248 //____________________________________________________________________________
 249 void AliPHOSvFast::MakeRecParticle(Int_t modid, TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
 250 {
 251   // Modify the primary particle properties according
 252   //  1. the response function of PHOS
 253   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
 254
 255   Int_t type = MakeType( rp ) ;
 256   rp.SetType(type) ;
 257
 258
 259   // get the detected energy
 260
 261   TLorentzVector momentum ;
 262   rp.Momentum(momentum) ;
 263   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ;
 264   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
 265   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)
 266                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
 267
 268   // get the angle of incidence
 269
 270   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ;
 271   Double_t incidencephi   = ( 270 + GetGeometry()->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;
 272
 273   // get the detected direction
 274
 275   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ;
 276   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ;
 277
 278   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
 279
 280   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ;
 281
 282  }
 283
 284 //____________________________________________________________________________
 285 Int_t AliPHOSvFast::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
 286 {
 287   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
 288
 289   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
 290   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
 291   Int_t test ;
 292   Float_t ran ;
 293   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) )
 294     test = - 1 ;
 295   else
 296     test = rp.GetPdgCode() ;
 297
 298   Fatal("MakeType", "SHOULD NOT BE USED until values of probabilities are properly set ") ;
 299    // NB: ALL VALUES SHOULD BE CHECKED !!!!
 300   switch (test) {
 301
 302   case 22:    // it's a photon              // NB: ALL VALUES SHOLD BE CHECKED !!!!
 303     ran = fRan.Rndm() ;
 304     if( ran <= 0.9498 )
 305       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ;
 306     else
 307       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMFAST ;
 308     break ;
 309
 310   case 2112:  // it's a neutron
 311     ran = fRan.Rndm() ;
 312     if ( ran <= 0.9998 )
 313       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ;
 314     else
 315       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ;
 316     break ;
 317
 318   case -2112: // it's a anti-neutron
 319     ran = fRan.Rndm() ;
 320     if ( ran <= 0.9984 )
 321       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ;
 322     else
 323       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ;
 324     break ;
 325
 326   case 11:    // it's a electron
 327     ran = fRan.Rndm() ;
 328     if ( ran <= 0.9996 )
 329       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ;
 330     else
 331       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 332     break;
 333
 334   case -11:   // it's a positon
 335     ran = fRan.Rndm() ;
 336     if ( ran <= 0.9996 )
 337       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ;
 338     else
 339       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 340     break;
 341
 342   case -1:    // it's a charged
 343     ran = fRan.Rndm() ;
 344     if ( ran <= 0.9996 )
 345       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 346     else
 347       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ;
 348
 349     break ;
 350   }
 351
 352
 353   return rv ;
 354 }
 355
 356 //___________________________________________________________________________
 357 void AliPHOSvFast::ResetPoints()
 358 {
 359   // This overloads the method in AliDetector
 360
 361   ResetFastRecParticles() ;
 362 }
 363
 364 //___________________________________________________________________________
 365 void AliPHOSvFast::ResetFastRecParticles()
 366 {
 367   // Resets the list of virtual reconstructed particles
 368
 369   if (fFastRecParticles)
 370     fFastRecParticles->Clear() ;
 371   fNRecParticles = 0 ;
 372 }
 373
 374 //___________________________________________________________________________
 375 void AliPHOSvFast::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
 376 {
 377   // Set the size of the Box describing a PHOS module
 378
 379   switch (index) {
 380   case 0:
 381     fBigBoxX = value ;
 382     break ;
 383   case 1:
 384     fBigBoxY = value ;
 385     break ;
 386   case 2:
 387     fBigBoxZ = value ;
 388     break ;
 389  }
 390
 391 }
 392
 393 //____________________________________________________________________________
 394 Double_t AliPHOSvFast::SigmaE(Double_t energy)
 395 {
 396   // Calculates the energy dependent energy resolution
 397
 398   Double_t rv = -1 ;
 399
 400   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2)
 401                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2)
 402                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;
 403
 404   return rv * energy ;
 405 }
 406
 407 //____________________________________________________________________________
 408 Double_t AliPHOSvFast::SigmaP(Double_t energy, Double_t incidence)
 409 {
 410   // Calculates the energy dependent position resolution
 411
 412   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ;
 413   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ;
 414
 415   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm
 416 }
 417
 418 //____________________________________________________________________________
 419 void AliPHOSvFast::StepManager(void)
 420 {
 421   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking
 422
 423   TLorentzVector lv ;
 424   gMC->TrackPosition(lv) ;
 425   TVector3 pos = lv.Vect() ;
 426   Int_t modid  ;
 427   gMC->CurrentVolID(modid);
 428
 429   Float_t energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
 430
 431   //Calculating mass of current particle
 432   TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance() ;
 433   TParticlePDG * partPDG = pdg->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
 434   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
 435
 436   if(energy > mass){
 437     pos.SetMag(TMath::Sqrt(energy*energy-mass*mass)) ;
 438     TLorentzVector pTrack(pos, energy) ;
 439
 440     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
 441
 442     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
 443
 444     // Adds the response of PHOS to the particle
 445     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
 446
 447     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
 448
 449     AddRecParticle(rp) ;
 450
 451     part->Delete() ;
 452   }
 453   // stop the track as soon PHOS is reached
 454
 455   gMC->StopTrack() ;
 456
 457 }
 458