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