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   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 //_________________________________________________________________________
  19 // Implementation of the PHOS manager class for fast simulations
  20 // Tracks particles until the reach a grossly designed PHOS module
  21 // Modify the particles property (momentum, energy, type) according to
  22 //  the PHOS response function. The result is called a virtual reconstructed
  23 //  particle.
  24 //
  25 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH)
  26
  27 // --- ROOT system ---
  28
  29 #include "TBRIK.h"
  30 #include "TNode.h"
  31 #include "TParticle.h"
  32 #include "TGeometry.h"
  33
  34 // --- Standard library ---
  35
  36 // --- AliRoot header files ---
  37 #include "AliPHOSFastRecParticle.h"
  38 #include "AliPHOSvFast.h"
  39 #include "AliPHOSGetter.h"
  40 #include "AliRun.h"
  41
  42 ClassImp(AliPHOSvFast)
  43
  44 //____________________________________________________________________________
  45 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast() : AliPHOS()
  46 {
  47   // default ctor : initialize data member
  48    fBigBoxX = 0. ;
  49    fBigBoxY = 0. ;
  50    fBigBoxZ = 0. ;
  51    fFastRecParticles = 0 ;
  52    fNRecParticles = 0 ;
  53    fRan = 0 ;
  54    fResPara1 = 0. ;
  55    fResPara2 = 0. ;
  56    fResPara3 = 0. ;
  57    fPosParaA0 = 0. ;
  58    fPosParaA1 = 0. ;
  59    fPosParaB0 = 0. ;
  60    fPosParaB1 = 0. ;
  61    fPosParaB2 = 0. ;
  62
  63 }
  64
  65 //____________________________________________________________________________
  66 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast(const char *name, const char *title):
  67   AliPHOS(name,title)
  68 {
  69   // ctor
  70
  71
  72   // create the Getter
  73   AliPHOSGetter::GetInstance(gDirectory->GetName(), 0) ;
  74
  75   SetBigBox(0, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(0) ) ;
  76   SetBigBox(1, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(3) + GetGeometry()->GetCPVBoxSize(1) ) ;
  77   SetBigBox(2, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(2) );
  78
  79   fNRecParticles = 0 ;
  80   fFastRecParticles = new AliPHOSFastRecParticle::FastRecParticlesList("AliPHOSFastRecParticle", 100) ;
  81
  82   fResPara1 = 0.030 ;    // GeV
  83   fResPara2 = 0.00003 ;
  84   fResPara3 = 0.00001 ;
  85
  86   fPosParaA0 = 2.87 ;    // mm
  87   fPosParaA1 = -0.0975 ;
  88   fPosParaB0 = 0.257 ;
  89   fPosParaB1 = 0.137 ;
  90   fPosParaB2 = 0.00619 ;
  91 }
  92
  93 //____________________________________________________________________________
  94 AliPHOSvFast::~AliPHOSvFast()
  95 {
  96   // dtor
  97
  98   fFastRecParticles->Delete() ;
  99   delete fFastRecParticles ;
 100   fFastRecParticles = 0 ;
 101
 102 }
 103
 104 //____________________________________________________________________________
 105 void AliPHOSvFast::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
 106 {
 107   // Add a virtually reconstructed particle to the list
 108
 109   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
 110   fNRecParticles++ ;
 111 }
 112
 113 //____________________________________________________________________________
 114 void AliPHOSvFast::BuildGeometry()
 115 {
 116   // Build the PHOS geometry for the ROOT display
 117    //BEGIN_HTML
 118   /*
 119     <H2>
 120      PHOS FAST in ALICE displayed by root
 121     </H2>
 122     <H4> All Views </H4>
 123     <P>
 124     <CENTER>
 125     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast All Views" SRC="../images/AliPHOSvFastAllViews.gif">
 126     </CENTER></P>
 127     <H4> Front View </H4>
 128     <P>
 129     <CENTER>
 130     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast Front View" SRC="../images/AliPHOSvFastFrontView.gif">
 131     </CENTER></P>
 132   */
 133   //END_HTML
 134
 135   const Int_t kColorPHOS = kRed ;
 136
 137   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 138
 139   new TBRIK( "BigBox", "PHOS box", "void", GetBigBox(0)/2,
 140              GetBigBox(1)/2,
 141              GetBigBox(2)/2 );
 142
 143   // position PHOS into ALICE
 144
 145   Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 146   Int_t number = 988 ;
 147   Float_t pphi =  TMath::ATan( GetBigBox(0)  / ( 2.0 * GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() ) ) ;
 148   pphi *= kRADDEG ;
 149   TNode * top = gAlice->GetGeometry()->GetNode("alice") ;
 150
 151   char * nodename = new char[20] ;
 152   char * rotname  = new char[20] ;
 153
 154   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 155    Float_t angle = pphi * 2 * ( i - GetGeometry()->GetNModules() / 2.0 - 0.5 ) ;
 156    sprintf(rotname, "%s%d", "rot", number++) ;
 157    new TRotMatrix(rotname, rotname, 90, angle, 90, 90 + angle, 0, 0);
 158    top->cd();
 159    sprintf(nodename,"%s%d", "Module", i) ;
 160    Float_t x =  r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 161    Float_t y = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 162    TNode * bigboxnode = new TNode(nodename, nodename, "BigBox", x, y, 0, rotname ) ;
 163    bigboxnode->SetLineColor(kColorPHOS) ;
 164    fNodes->Add(bigboxnode) ;
 165   }
 166   delete[] nodename ;
 167   delete[] rotname ;
 168 }
 169
 170 //____________________________________________________________________________
 171 void AliPHOSvFast::CreateGeometry()
 172 {
 173   // Create the geometry for GEANT
 174
 175   AliPHOSvFast *phostmp = (AliPHOSvFast*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
 176
 177   if ( phostmp == NULL ) {
 178
 179     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
 180     return ;
 181
 182   }
 183
 184   // Get pointer to the array containing media indeces
 185   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
 186
 187   Float_t bigbox[3] ;
 188   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
 189   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
 190   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
 191
 192   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
 193
 194   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
 195
 196   Int_t idrotm[99] ;
 197   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 198
 199   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 200
 201     Float_t angle = GetGeometry()->GetPHOSAngle(i) ;
 202     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
 203
 204     Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 205
 206     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 207     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 208     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
 209
 210   } // for GetNModules
 211
 212 }
 213
 214
 215 //____________________________________________________________________________
 216 void AliPHOSvFast::Init(void)
 217 {
 218   // Prints out an information message
 219
 220   Int_t i;
 221
 222   printf("\n");
 223   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 224   printf(" FAST PHOS_INIT ");
 225   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 226   printf("\n");
 227
 228   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
 229
 230   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
 231   printf("\n");
 232
 233 }
 234
 235 //___________________________________________________________________________
 236 Float_t AliPHOSvFast::GetBigBox(Int_t index) const
 237 {
 238   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
 239
 240   Float_t rv = 0 ;
 241
 242   switch (index) {
 243   case 0:
 244     rv = fBigBoxX ;
 245     break ;
 246   case 1:
 247      rv = fBigBoxY ;
 248     break ;
 249   case 2:
 250      rv = fBigBoxZ ;
 251     break ;
 252  }
 253   return rv ;
 254 }
 255
 256 //___________________________________________________________________________
 257 void AliPHOSvFast::MakeBranch(Option_t* opt, const char *file)
 258 {
 259   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
 260
 261   AliDetector::MakeBranch(opt,file) ;
 262
 263   char branchname[10];
 264   sprintf(branchname,"%s",GetName());
 265   const char *cd = strstr(opt,"R");
 266
 267   if (fFastRecParticles && gAlice->TreeR() && cd) {
 268     MakeBranchInTree(gAlice->TreeR(),
 269                      branchname, &fFastRecParticles, fBufferSize, file);
 270   }
 271 }
 272
 273 //____________________________________________________________________________
 274 Double_t AliPHOSvFast::MakeEnergy(const Double_t energy)
 275 {
 276   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
 277   // A gaussian distribution is assumed
 278
 279   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ;
 280   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;
 281 }
 282
 283 //____________________________________________________________________________
 284 TVector3 AliPHOSvFast::MakePosition(const Double_t energy, const TVector3 pos, const Double_t theta, const Double_t phi)
 285 {
 286   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
 287   // A gaussian position distribution is assumed
 288
 289   TVector3 newpos ;
 290   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
 291   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
 292   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
 293   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
 294   Double_t y = pos.Y() ;
 295
 296   newpos.SetX(x) ;
 297   newpos.SetY(y) ;
 298   newpos.SetZ(z) ;
 299
 300   return newpos ;
 301 }
 302
 303 //____________________________________________________________________________
 304 void AliPHOSvFast::MakeRecParticle(const Int_t modid, const TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
 305 {
 306   // Modify the primary particle properties according
 307   //  1. the response function of PHOS
 308   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
 309
 310   Int_t type = MakeType( rp ) ;
 311   rp.SetType(type) ;
 312
 313
 314   // get the detected energy
 315
 316   TLorentzVector momentum ;
 317   rp.Momentum(momentum) ;
 318   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ;
 319   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
 320   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)
 321                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
 322
 323   // get the angle of incidence
 324
 325   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ;
 326   Double_t incidencephi   = ( 270 + GetGeometry()->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;
 327
 328   // get the detected direction
 329
 330   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ;
 331   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ;
 332
 333   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
 334
 335   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ;
 336
 337  }
 338
 339 //____________________________________________________________________________
 340 Int_t AliPHOSvFast::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
 341 {
 342   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
 343
 344   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
 345   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
 346   Int_t test ;
 347   Float_t ran ;
 348   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) )
 349     test = - 1 ;
 350   else
 351     test = rp.GetPdgCode() ;
 352
 353   Info("MakeType", "SHOULD NOT BE USED until values of probabilities are properly set ") ;
 354   assert(1==0) ;    // NB: ALL VALUES SHOULD BE CHECKED !!!!
 355   switch (test) {
 356
 357   case 22:    // it's a photon              // NB: ALL VALUES SHOLD BE CHECKED !!!!
 358     ran = fRan.Rndm() ;
 359     if( ran <= 0.9498 )
 360       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ;
 361     else
 362       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMFAST ;
 363     break ;
 364
 365   case 2112:  // it's a neutron
 366     ran = fRan.Rndm() ;
 367     if ( ran <= 0.9998 )
 368       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ;
 369     else
 370       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ;
 371     break ;
 372
 373   case -2112: // it's a anti-neutron
 374     ran = fRan.Rndm() ;
 375     if ( ran <= 0.9984 )
 376       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ;
 377     else
 378       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ;
 379     break ;
 380
 381   case 11:    // it's a electron
 382     ran = fRan.Rndm() ;
 383     if ( ran <= 0.9996 )
 384       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ;
 385     else
 386       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 387     break;
 388
 389   case -11:   // it's a positon
 390     ran = fRan.Rndm() ;
 391     if ( ran <= 0.9996 )
 392       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ;
 393     else
 394       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 395     break;
 396
 397   case -1:    // it's a charged
 398     ran = fRan.Rndm() ;
 399     if ( ran <= 0.9996 )
 400       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 401     else
 402       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ;
 403
 404     break ;
 405   }
 406
 407
 408   return rv ;
 409 }
 410
 411 //___________________________________________________________________________
 412 void AliPHOSvFast::ResetPoints()
 413 {
 414   // This overloads the method in AliDetector
 415
 416   ResetFastRecParticles() ;
 417 }
 418
 419 //___________________________________________________________________________
 420 void AliPHOSvFast::ResetFastRecParticles()
 421 {
 422   // Resets the list of virtual reconstructed particles
 423
 424   if (fFastRecParticles)
 425     fFastRecParticles->Clear() ;
 426   fNRecParticles = 0 ;
 427 }
 428
 429 //___________________________________________________________________________
 430 void AliPHOSvFast::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
 431 {
 432   // Set the size of the Box describing a PHOS module
 433
 434   switch (index) {
 435   case 0:
 436     fBigBoxX = value ;
 437     break ;
 438   case 1:
 439     fBigBoxY = value ;
 440     break ;
 441   case 2:
 442     fBigBoxZ = value ;
 443     break ;
 444  }
 445
 446 }
 447
 448 //____________________________________________________________________________
 449 Double_t AliPHOSvFast::SigmaE(Double_t energy)
 450 {
 451   // Calculates the energy dependent energy resolution
 452
 453   Double_t rv = -1 ;
 454
 455   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2)
 456                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2)
 457                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;
 458
 459   return rv * energy ;
 460 }
 461
 462 //____________________________________________________________________________
 463 Double_t AliPHOSvFast::SigmaP(Double_t energy, Double_t incidence)
 464 {
 465   // Calculates the energy dependent position resolution
 466
 467   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ;
 468   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ;
 469
 470   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm
 471 }
 472
 473 //____________________________________________________________________________
 474 void AliPHOSvFast::StepManager(void)
 475 {
 476   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking
 477
 478   TLorentzVector lv ;
 479   gMC->TrackPosition(lv) ;
 480   TVector3 pos = lv.Vect() ;
 481   Int_t modid  ;
 482   gMC->CurrentVolID(modid);
 483
 484   Float_t energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
 485
 486   //Calculating mass of current particle
 487   TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance() ;
 488   TParticlePDG * partPDG = pdg->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
 489   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
 490
 491   if(energy > mass){
 492     pos.SetMag(TMath::Sqrt(energy*energy-mass*mass)) ;
 493     TLorentzVector pTrack(pos, energy) ;
 494
 495     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
 496
 497     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
 498
 499     // Adds the response of PHOS to the particle
 500     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
 501
 502     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
 503
 504     AddRecParticle(rp) ;
 505
 506     part->Delete() ;
 507   }
 508   // stop the track as soon PHOS is reached
 509
 510   gMC->StopTrack() ;
 511
 512 }
 513