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