TOF/AliTOFtrack.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 // AliTOFtrack class
  18 //
  19 // Authors: Bologna-CERN-ITEP-Salerno Group
  20 //
  21 // Description: class for handling ESD extracted tracks for TOF matching.
  22 /* $Id$ */
  23
  24 #include <Riostream.h>
  25 #include <TObject.h>
  26 #include "AliLog.h"
  27 #include "AliTOFtrack.h"
  28 #include "AliESDtrack.h"
  29
  30 ClassImp(AliTOFtrack)
  31
  32 //_____________________________________________________________________________
  33 AliTOFtrack::AliTOFtrack(const AliTOFtrack& t) : AliKalmanTrack(t) {
  34   //
  35   // Copy constructor.
  36   //
  37
  38   SetSeedIndex(t.GetSeedIndex());
  39   SetLabel(t.GetLabel());
  40   fSeedLab=t.GetSeedLabel();
  41   SetChi2(t.GetChi2());
  42
  43   fAlpha=t.fAlpha;
  44   fX=t.fX;
  45
  46   fY=t.fY; fZ=t.fZ; fE=t.fE; fT=t.fT; fC=t.fC;
  47
  48   fCyy=t.fCyy;
  49   fCzy=t.fCzy;  fCzz=t.fCzz;
  50   fCey=t.fCey;  fCez=t.fCez;  fCee=t.fCee;
  51   fCty=t.fCty;  fCtz=t.fCtz;  fCte=t.fCte;  fCtt=t.fCtt;
  52   fCcy=t.fCcy;  fCcz=t.fCcz;  fCce=t.fCce;  fCct=t.fCct;  fCcc=t.fCcc;
  53
  54
  55 }
  56
  57 //_____________________________________________________________________________
  58 AliTOFtrack::AliTOFtrack(const AliESDtrack& t)
  59            :AliKalmanTrack() {
  60   //
  61   // Constructor from AliESDtrack
  62   //
  63
  64   SetSeedIndex(-1);
  65   SetLabel(t.GetLabel());
  66   SetChi2(0.);
  67   SetMass(t.GetMass());
  68
  69   fAlpha = t.GetAlpha();
  70   if      (fAlpha < -TMath::Pi()) fAlpha += 2*TMath::Pi();
  71   else if (fAlpha >= TMath::Pi()) fAlpha -= 2*TMath::Pi();
  72   Double_t x, p[5]; t.GetExternalParameters(x,p);
  73
  74   fX=x;
  75
  76   fY=p[0];
  77   fZ=p[1]; SaveLocalConvConst();
  78   fT=p[3]; x=GetLocalConvConst();
  79   fC=p[4]/x;
  80   fE=fC*fX - p[2];
  81
  82   //Conversion of the covariance matrix
  83   Double_t c[15]; t.GetExternalCovariance(c);
  84
  85   c[10]/=x; c[11]/=x; c[12]/=x; c[13]/=x; c[14]/=x*x;
  86
  87   Double_t c22=fX*fX*c[14] - 2*fX*c[12] + c[5];
  88   Double_t c32=fX*c[13] - c[8];
  89   Double_t c20=fX*c[10] - c[3], c21=fX*c[11] - c[4], c42=fX*c[14] - c[12];
  90
  91   fCyy=c[0 ];
  92   fCzy=c[1 ];   fCzz=c[2 ];
  93   fCey=c20;     fCez=c21;     fCee=c22;
  94   fCty=c[6 ];   fCtz=c[7 ];   fCte=c32;   fCtt=c[9 ];
  95   fCcy=c[10];   fCcz=c[11];   fCce=c42;   fCct=c[13]; fCcc=c[14];
  96
  97   if ((t.GetStatus()&AliESDtrack::kTIME) == 0) return;
  98   StartTimeIntegral();
  99   Double_t times[10]; t.GetIntegratedTimes(times); SetIntegratedTimes(times);
 100   SetIntegratedLength(t.GetIntegratedLength());
 101
 102
 103 }
 104 //____________________________________________________________________________
 105 void AliTOFtrack::GetExternalParameters(Double_t& xr, Double_t x[5]) const {
 106   //
 107   // This function returns external TOF track representation
 108   //
 109      xr=fX;
 110      x[0]=GetY();
 111      x[1]=GetZ();
 112      x[2]=GetSnp();
 113      x[3]=GetTgl();
 114      x[4]=Get1Pt();
 115 }
 116
 117 //_____________________________________________________________________________
 118 void AliTOFtrack::GetExternalCovariance(Double_t cc[15]) const {
 119   //
 120   // This function returns external representation of the covriance matrix.
 121   //
 122   Double_t a=GetLocalConvConst();
 123   Double_t c22=fX*fX*fCcc-2*fX*fCce+fCee;
 124   Double_t c32=fX*fCct-fCte;
 125   Double_t c20=fX*fCcy-fCey, c21=fX*fCcz-fCez, c42=fX*fCcc-fCce;
 126
 127   cc[0 ]=fCyy;
 128   cc[1 ]=fCzy;   cc[2 ]=fCzz;
 129   cc[3 ]=c20;    cc[4 ]=c21;    cc[5 ]=c22;
 130   cc[6 ]=fCty;   cc[7 ]=fCtz;   cc[8 ]=c32;   cc[9 ]=fCtt;
 131   cc[10]=fCcy*a; cc[11]=fCcz*a; cc[12]=c42*a; cc[13]=fCct*a; cc[14]=fCcc*a*a;
 132
 133 }
 134
 135
 136 //_____________________________________________________________________________
 137 void AliTOFtrack::GetCovariance(Double_t cc[15]) const {
 138   //
 139   // Returns the covariance matrix.
 140   //
 141
 142   cc[0]=fCyy;
 143   cc[1]=fCzy;  cc[2]=fCzz;
 144   cc[3]=fCey;  cc[4]=fCez;  cc[5]=fCee;
 145   cc[6]=fCcy;  cc[7]=fCcz;  cc[8]=fCce;  cc[9]=fCcc;
 146   cc[10]=fCty; cc[11]=fCtz; cc[12]=fCte; cc[13]=fCct; cc[14]=fCtt;
 147
 148 }
 149
 150
 151 //_____________________________________________________________________________
 152 Int_t AliTOFtrack::PropagateTo(Double_t xk,Double_t x0,Double_t rho)
 153 {
 154   // Propagates a track of particle with mass=pm to a reference plane
 155   // defined by x=xk through media of density=rho and radiationLength=x0
 156
 157   if (xk == fX) return 1;
 158
 159   if (TMath::Abs(fC*xk - fE) >= 0.90000) {
 160     return 0;
 161   }
 162   Double_t lcc=GetLocalConvConst();
 163
 164   // track Length measurement [SR, GSI, 17.02.2003]
 165
 166   Double_t oldX = fX, oldY = fY, oldZ = fZ;
 167
 168   Double_t x1=fX, x2=x1+(xk-x1), dx=x2-x1, y1=fY, z1=fZ;
 169   Double_t c1=fC*x1 - fE;
 170   if((c1*c1) > 1){
 171     return 0;}
 172   Double_t r1=sqrt(1.- c1*c1);
 173   Double_t c2=fC*x2 - fE;
 174   if((c2*c2) > 1) {
 175     return 0;
 176   }
 177   Double_t r2=sqrt(1.- c2*c2);
 178
 179   fY += dx*(c1+c2)/(r1+r2);
 180   fZ += dx*(c1+c2)/(c1*r2 + c2*r1)*fT;
 181
 182   //f = F - 1
 183   Double_t rr=r1+r2, cc=c1+c2, xx=x1+x2;
 184   Double_t f02=-dx*(2*rr + cc*(c1/r1 + c2/r2))/(rr*rr);
 185   Double_t f04= dx*(rr*xx + cc*(c1*x1/r1+c2*x2/r2))/(rr*rr);
 186   Double_t cr=c1*r2+c2*r1;
 187   Double_t f12=-dx*fT*(2*cr + cc*(c2*c1/r1-r1 + c1*c2/r2-r2))/(cr*cr);
 188   Double_t f13= dx*cc/cr;
 189   Double_t f14=dx*fT*(cr*xx-cc*(r1*x2-c2*c1*x1/r1+r2*x1-c1*c2*x2/r2))/(cr*cr);
 190
 191   //b = C*ft
 192   Double_t b00=f02*fCey + f04*fCcy, b01=f12*fCey + f14*fCcy + f13*fCty;
 193   Double_t b10=f02*fCez + f04*fCcz, b11=f12*fCez + f14*fCcz + f13*fCtz;
 194   Double_t b20=f02*fCee + f04*fCce, b21=f12*fCee + f14*fCce + f13*fCte;
 195   Double_t b30=f02*fCte + f04*fCct, b31=f12*fCte + f14*fCct + f13*fCtt;
 196   Double_t b40=f02*fCce + f04*fCcc, b41=f12*fCce + f14*fCcc + f13*fCct;
 197
 198   //a = f*b = f*C*ft
 199   Double_t a00=f02*b20+f04*b40,a01=f02*b21+f04*b41,a11=f12*b21+f14*b41+f13*b31;
 200
 201   //F*C*Ft = C + (a + b + bt)
 202   fCyy += a00 + 2*b00;
 203   fCzy += a01 + b01 + b10;
 204   fCey += b20;
 205   fCty += b30;
 206   fCcy += b40;
 207   fCzz += a11 + 2*b11;
 208   fCez += b21;
 209   fCtz += b31;
 210   fCcz += b41;
 211
 212   fX=x2;
 213
 214   //Change of the magnetic field *************
 215   SaveLocalConvConst();
 216   cc=fC;
 217   fC*=lcc/GetLocalConvConst();
 218   fE+=fX*(fC-cc);
 219
 220   //Multiple scattering  ******************
 221   Double_t d=sqrt((x1-fX)*(x1-fX)+(y1-fY)*(y1-fY)+(z1-fZ)*(z1-fZ));
 222   Double_t p2=(1.+ GetTgl()*GetTgl())/(Get1Pt()*Get1Pt());
 223   Double_t beta2=p2/(p2 + GetMass()*GetMass());
 224   Double_t theta2=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*d/x0*rho;
 225
 226   Double_t ey=fC*fX - fE, ez=fT;
 227   Double_t xz=fC*ez, zz1=ez*ez+1, xy=fE+ey;
 228
 229   fCee += (2*ey*ez*ez*fE+1-ey*ey+ez*ez+fE*fE*ez*ez)*theta2;
 230   fCte += ez*zz1*xy*theta2;
 231   fCtt += zz1*zz1*theta2;
 232   fCce += xz*ez*xy*theta2;
 233   fCct += xz*zz1*theta2;
 234   fCcc += xz*xz*theta2;
 235   /*
 236   Double_t dc22 = (1-ey*ey+xz*xz*fX*fX)*theta2;
 237   Double_t dc32 = (xz*fX*zz1)*theta2;
 238   Double_t dc33 = (zz1*zz1)*theta2;
 239   Double_t dc42 = (xz*fX*xz)*theta2;
 240   Double_t dc43 = (zz1*xz)*theta2;
 241   Double_t dc44 = (xz*xz)*theta2;
 242   fCee += dc22;
 243   fCte += dc32;
 244   fCtt += dc33;
 245   fCce += dc42;
 246   fCct += dc43;
 247   fCcc += dc44;
 248   */
 249   //Energy losses************************
 250   if((5940*beta2/(1-beta2+1e-10) - beta2) < 0){return 0;}
 251
 252   Double_t dE=0.153e-3/beta2*(log(5940*beta2/(1-beta2+1e-10)) - beta2)*d*rho;
 253   //
 254   // suspicious part - think about it ?
 255   Double_t kinE =  TMath::Sqrt(p2);
 256   if (dE>0.8*kinE) dE = 0.8*kinE;  //
 257   if (dE<0)        dE = 0.0;       // not valid region for Bethe bloch
 258   //
 259   //
 260   if (x1 < x2) dE=-dE;
 261   cc=fC;
 262   fC*=(1.- sqrt(p2+GetMass()*GetMass())/p2*dE);
 263   fE+=fX*(fC-cc);
 264
 265   // track time measurement [SR, GSI 17.02.2002]
 266   if (x1 < x2)
 267   if (IsStartedTimeIntegral()) {
 268     Double_t l2 = (fX-oldX)*(fX-oldX) + (fY-oldY)*(fY-oldY) + (fZ-oldZ)*(fZ-oldZ);
 269     AddTimeStep(TMath::Sqrt(l2));
 270   }
 271
 272   return 1;
 273 }
 274
 275 //_____________________________________________________________________________
 276 Int_t AliTOFtrack::PropagateToInnerTOF( Bool_t holes)
 277 {
 278   // Propagates a track of particle with mass=pm to a reference plane
 279   // defined by x=xk through media of density=rho and radiationLength=x0
 280
 281
 282   Double_t ymax=AliTOFGeometry::RinTOF()*TMath::Tan(0.5*AliTOFGeometry::GetAlpha());
 283   Bool_t skip = kFALSE;
 284   Double_t y=GetYat(AliTOFGeometry::RinTOF(),skip);
 285   if(skip){
 286     return 0;
 287   }
 288   if (y > ymax) {
 289     if (!Rotate(AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
 290       return 0;
 291     }
 292   } else if (y <-ymax) {
 293     if (!Rotate(-AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
 294       return 0;
 295     }
 296   }
 297
 298
 299   Double_t x = GetX();
 300   Int_t nsteps=Int_t((370.-x)/0.5); // 0.5 cm Steps
 301   for (Int_t istep=0;istep<nsteps;istep++){
 302     Float_t xp = x+istep*0.5;
 303     Double_t param[2];
 304     GetPropagationParameters(holes,param);
 305     PropagateTo(xp,param[0],param[1]);
 306
 307   }
 308
 309   if(!PropagateTo(AliTOFGeometry::RinTOF()))return 0;
 310
 311   return 1;
 312
 313 }
 314
 315 //_____________________________________________________________________________
 316 Int_t AliTOFtrack::Rotate(Double_t alpha)
 317 {
 318   // Rotates track parameters in R*phi plane
 319
 320
 321   fAlpha += alpha;
 322   if (fAlpha<-TMath::Pi()) fAlpha += 2*TMath::Pi();
 323   if (fAlpha>=TMath::Pi()) fAlpha -= 2*TMath::Pi();
 324
 325   Double_t x1=fX, y1=fY;
 326   Double_t ca=cos(alpha), sa=sin(alpha);
 327   Double_t r1=fC*fX - fE;
 328
 329   fX = x1*ca + y1*sa;
 330   fY =-x1*sa + y1*ca;
 331   if((r1*r1) > 1) return 0;
 332   fE=fE*ca + (fC*y1 + sqrt(1.- r1*r1))*sa;
 333
 334   Double_t r2=fC*fX - fE;
 335   if (TMath::Abs(r2) >= 0.90000) {
 336     AliWarning("Rotation failed !");
 337     return 0;
 338   }
 339
 340   if((r2*r2) > 1) return 0;
 341   Double_t y0=fY + sqrt(1.- r2*r2)/fC;
 342   if ((fY-y0)*fC >= 0.) {
 343     AliWarning("Rotation failed !!!");
 344     return 0;
 345   }
 346
 347   //f = F - 1
 348   Double_t f00=ca-1,    f24=(y1 - r1*x1/sqrt(1.- r1*r1))*sa,
 349            f20=fC*sa,  f22=(ca + sa*r1/sqrt(1.- r1*r1))-1;
 350
 351   //b = C*ft
 352   Double_t b00=fCyy*f00, b02=fCyy*f20+fCcy*f24+fCey*f22;
 353   Double_t b10=fCzy*f00, b12=fCzy*f20+fCcz*f24+fCez*f22;
 354   Double_t b20=fCey*f00, b22=fCey*f20+fCce*f24+fCee*f22;
 355   Double_t b30=fCty*f00, b32=fCty*f20+fCct*f24+fCte*f22;
 356   Double_t b40=fCcy*f00, b42=fCcy*f20+fCcc*f24+fCce*f22;
 357
 358   //a = f*b = f*C*ft
 359   Double_t a00=f00*b00, a02=f00*b02, a22=f20*b02+f24*b42+f22*b22;
 360
 361   //F*C*Ft = C + (a + b + bt)
 362   fCyy += a00 + 2*b00;
 363   fCzy += b10;
 364   fCey += a02+b20+b02;
 365   fCty += b30;
 366   fCcy += b40;
 367   fCez += b12;
 368   fCte += b32;
 369   fCee += a22 + 2*b22;
 370   fCce += b42;
 371
 372   return 1;
 373 }
 374
 375 //_________________________________________________________________________
 376 Double_t AliTOFtrack::GetYat(Double_t xk, Bool_t & skip) const {
 377 //-----------------------------------------------------------------
 378 // This function calculates the Y-coordinate of a track at the plane x=xk.
 379 // Needed for matching with the TOF (I.Belikov)
 380 //-----------------------------------------------------------------
 381      skip=kFALSE;
 382      Double_t c1=fC*fX - fE, r1=TMath::Sqrt(TMath::Abs(1.- c1*c1));
 383      Double_t c2=fC*xk - fE, r2=TMath::Sqrt(TMath::Abs(1.- c2*c2));
 384       if( ((1.- c2*c2)<0) || ((1.- c1*c1)<0) ) skip=kTRUE;
 385       return fY + (xk-fX)*(c1+c2)/(r1+r2);
 386 }
 387 //_________________________________________________________________________
 388 void AliTOFtrack::GetPxPyPz(Double_t& px, Double_t& py, Double_t& pz) const
 389 {
 390   // Returns reconstructed track momentum in the global system.
 391
 392   Double_t pt=TMath::Abs(GetPt()); // GeV/c
 393   Double_t r=fC*fX-fE;
 394
 395   Double_t y0;
 396   if(r > 1) { py = pt; px = 0; }
 397   else if(r < -1) { py = -pt; px = 0; }
 398   else {
 399     y0=fY + sqrt(1.- r*r)/fC;
 400     px=-pt*(fY-y0)*fC;    //cos(phi);
 401     py=-pt*(fE-fX*fC);    //sin(phi);
 402   }
 403   pz=pt*fT;
 404   Double_t tmp=px*TMath::Cos(fAlpha) - py*TMath::Sin(fAlpha);
 405   py=px*TMath::Sin(fAlpha) + py*TMath::Cos(fAlpha);
 406   px=tmp;
 407
 408 }
 409
 410 //_________________________________________________________________________
 411 void AliTOFtrack::GetGlobalXYZ(Double_t& x, Double_t& y, Double_t& z) const
 412 {
 413   // Returns reconstructed track coordinates in the global system.
 414
 415   x = fX; y = fY; z = fZ;
 416   Double_t tmp=x*TMath::Cos(fAlpha) - y*TMath::Sin(fAlpha);
 417   y=x*TMath::Sin(fAlpha) + y*TMath::Cos(fAlpha);
 418   x=tmp;
 419
 420 }
 421
 422 //_________________________________________________________________________
 423 void AliTOFtrack::ResetCovariance() {
 424   //
 425   // Resets covariance matrix
 426   //
 427
 428   fCyy*=10.;
 429   fCzy=0.;  fCzz*=10.;
 430   fCey=0.;  fCez=0.;  fCee*=10.;
 431   fCty=0.;  fCtz=0.;  fCte=0.;  fCtt*=10.;
 432   fCcy=0.;  fCcz=0.;  fCce=0.;  fCct=0.;  fCcc*=10.;
 433 }
 434
 435
 436 //_________________________________________________________________________
 437 void AliTOFtrack::ResetCovariance(Float_t mult) {
 438   //
 439   // Resets covariance matrix
 440   //
 441
 442   fCyy*=mult;
 443   fCzy*=0.;  fCzz*=mult;
 444   fCey*=0.;  fCez*=0.;  fCee*=mult;
 445   fCty*=0.;  fCtz*=0.;  fCte*=0.;  fCtt*=mult;
 446   fCcy*=0.;  fCcz*=0.;  fCce*=0.;  fCct*=0.;  fCcc*=mult;
 447 }
 448
 449 //_____________________________________________________________________________
 450 Int_t AliTOFtrack::Compare(const TObject *o) const {
 451   //-----------------------------------------------------------------
 452   // This function compares tracks according to the their curvature
 453   //-----------------------------------------------------------------
 454   AliTOFtrack *t=(AliTOFtrack*)o;
 455   Double_t co=t->GetSigmaY2()*t->GetSigmaZ2();
 456   Double_t c =GetSigmaY2()*GetSigmaZ2();
 457   if (c>co) return 1;
 458   else if (c<co) return -1;
 459   return 0;
 460 }
 461
 462 //_____________________________________________________________________________
 463 void AliTOFtrack::GetPropagationParameters(Bool_t holes, Double_t *param) {
 464
 465  //Get average medium density, x0 while propagating the track
 466
 467   //For TRD holes description
 468
 469   Double_t thetamin = (90.-31.1) * TMath::Pi()/180.;
 470   Double_t thetamax = (90.+31.1) * TMath::Pi()/180.;
 471
 472   Double_t zmin = -55.;
 473   Double_t zmax =  55.;
 474
 475   // Detector inner/outer radii
 476   Double_t rTPC    = 261.53;
 477   Double_t rTPCTRD = 294.5;
 478   Double_t rTRD    = 369.1;
 479
 480   // Medium parameters
 481   Double_t x0TPC = 40.;
 482   Double_t rhoTPC =0.06124;
 483
 484   Double_t x0Air = 36.66;
 485   Double_t rhoAir =1.2931e-3;
 486
 487   Double_t x0TRD = 171.7;
 488   Double_t rhoTRD =0.33;
 489
 490   Int_t isec = GetSector();
 491   Double_t xtr,ytr,ztr;
 492   GetGlobalXYZ(xtr,ytr,ztr);
 493   Float_t thetatr = TMath::ATan2(TMath::Sqrt(xtr*xtr+ytr*ytr),ztr);
 494
 495   if(holes){
 496     if (isec == 0 || isec == 1 || isec == 2 ) {
 497       if( thetatr>=thetamin && thetatr<=thetamax){
 498         x0TRD= x0Air;
 499         rhoTRD = rhoAir;
 500       }
 501     }
 502     if (isec == 11 || isec == 12 || isec == 13 || isec == 14 || isec == 15 ) {
 503       if( ztr>=zmin && ztr<=zmax){
 504         x0TRD= x0Air;
 505         rhoTRD = rhoAir;
 506       }
 507     }
 508   }
 509
 510   if(GetX() <= rTPC)
 511     {param[0]=x0TPC;param[1]=rhoTPC;}
 512   else if(GetX() > rTPC &&  GetX() < rTPCTRD)
 513     {param[0]=x0Air;param[1]=rhoAir;}
 514   else if(GetX() >= rTPCTRD &&  GetX() < rTRD)
 515     {param[0]=x0TRD;param[1]=rhoTRD;}
 516   else if(GetX() >= rTRD )
 517     {param[0]=x0Air;param[1]=rhoAir;}
 518 }