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