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