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   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
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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 "AliMUONHitForRec.h"
  32 #include "AliMUONTrackParam.h"
  33 #include "AliRun.h" // for gAlice
  34 #include "AliLog.h"
  35
  36 /// \cond CLASSIMP
  37 ClassImp(AliMUONSegment) // Class implementation in ROOT context
  38 /// \endcond
  39
  40   //__________________________________________________________________________
  41 AliMUONSegment::AliMUONSegment()
  42   : TObject(),
  43     fHitForRecPtr1(0x0),
  44     fHitForRecPtr2(0x0),
  45     fBendingCoor(0.),
  46     fBendingSlope(0.),
  47     fBendingCoorReso2(0.),
  48     fBendingSlopeReso2(0.),
  49     fBendingCoorSlopeReso2(0.),
  50     fBendingImpact(0.),
  51     fNonBendingCoor(0.),
  52     fNonBendingSlope(0.),
  53     fNonBendingCoorReso2(0.),
  54     fNonBendingSlopeReso2(0.),
  55     fNonBendingCoorSlopeReso2(0.),
  56     fNonBendingImpact(0.),
  57     fZ(0.),
  58     fInTrack(kFALSE)
  59 {
  60   /// Default constructor
  61
  62 }
  63
  64   //__________________________________________________________________________
  65 AliMUONSegment::AliMUONSegment(AliMUONHitForRec* Hit1, AliMUONHitForRec* Hit2)
  66   : TObject(),
  67     fHitForRecPtr1(Hit1),
  68     fHitForRecPtr2(Hit2),
  69     fBendingCoor(Hit1->GetBendingCoor()),
  70     fBendingSlope(0.),
  71     fBendingCoorReso2(Hit1->GetBendingReso2()),
  72     fBendingSlopeReso2(0.),
  73     fBendingCoorSlopeReso2(0.),
  74     fBendingImpact(0.),
  75     fNonBendingCoor(Hit1->GetNonBendingCoor()),
  76     fNonBendingSlope(0.),
  77     fNonBendingCoorReso2(Hit1->GetNonBendingReso2()),
  78     fNonBendingSlopeReso2(0.),
  79     fNonBendingCoorSlopeReso2(0.),
  80     fNonBendingImpact(0.),
  81     fZ(Hit1->GetZ()),
  82     fInTrack(kFALSE)
  83 {
  84   /// Constructor for AliMUONSegment from two HitForRec's,
  85   /// one, in the first chamber of the station, pointed to by "Hit1",
  86   /// the other one, in the second chamber of the station, pointed to by "Hit1".
  87   /// Fills the pointers to both hits,
  88   /// the slope, the covariance for (coordinate in first chamber, slope),
  89   /// and the impact parameter at vertex (Z=0),
  90   /// in bending and non bending planes.
  91   /// Puts the "fInTrack" flag to "kFALSE".
  92
  93   Double_t dz;
  94   dz = Hit1->GetZ() - Hit2->GetZ();
  95
  96   // bending plane
  97   fBendingSlope = (fBendingCoor - Hit2->GetBendingCoor()) / dz;
  98   fBendingImpact = fBendingCoor - Hit1->GetZ() * fBendingSlope;
  99   fBendingSlopeReso2 = ( Hit1->GetBendingReso2() +
 100                          Hit2->GetBendingReso2() ) / dz / dz;
 101   fBendingCoorSlopeReso2 = Hit1->GetBendingReso2() / dz;
 102   // non bending plane
 103   fNonBendingSlope = (fNonBendingCoor - Hit2->GetNonBendingCoor()) / dz;
 104   fNonBendingImpact = fNonBendingCoor - Hit1->GetZ() * fNonBendingSlope;
 105   fNonBendingSlopeReso2 = ( Hit1->GetNonBendingReso2() +
 106                             Hit2->GetNonBendingReso2() ) / dz / dz;
 107   fNonBendingCoorSlopeReso2 = Hit1->GetNonBendingReso2() / dz;
 108   return;
 109 }
 110
 111   //__________________________________________________________________________
 112 Int_t AliMUONSegment::Compare(const TObject* Segment) const
 113 {
 114   /// "Compare" function to sort with increasing absolute value
 115   /// of the "impact parameter" in bending plane.
 116   /// Returns -1 (0, +1) if |impact parameter| of current Segment
 117   /// is smaller than (equal to, larger than) |impact parameter| of Segment
 118
 119   if (TMath::Abs(((AliMUONSegment*)this)->fBendingImpact)
 120       < TMath::Abs(((AliMUONSegment*)Segment)->fBendingImpact))
 121     return(-1);
 122   // continuous parameter, hence no need for testing equal case
 123   else return(+1);
 124 }
 125
 126   //__________________________________________________________________________
 127 Double_t AliMUONSegment::NormalizedChi2WithSegment(AliMUONSegment* Segment, Double_t Sigma2Cut) const
 128 {
 129   /// Calculate the normalized Chi2 between the current Segment (this)
 130   /// and the Segment pointed to by "Segment",
 131   /// i.e. the square deviations between the coordinates and the slopes,
 132   /// in both the bending and the non bending plane,
 133   /// divided by the variance of the same quantities and by "Sigma2Cut".
 134   /// Returns 5 if none of the 4 quantities is OK,
 135   /// something smaller than or equal to 4 otherwise.
 136   /// Would it be more correct to use a real chi square
 137   /// including the non diagonal term ????
 138
 139   Double_t chi2, chi2Max, diff, normDiff;
 140   chi2 = 0.0;
 141   chi2Max = 5.0;
 142   // coordinate in bending plane
 143   diff = this->fBendingCoor - Segment->fBendingCoor;
 144   normDiff = diff * diff /
 145     (this->fBendingCoorReso2 + Segment->fBendingCoorReso2) / Sigma2Cut;
 146   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
 147   chi2 = chi2 + normDiff;
 148   // slope in bending plane
 149   diff = this->fBendingSlope - Segment->fBendingSlope;
 150   normDiff = diff * diff /
 151     (this->fBendingSlopeReso2 + Segment->fBendingSlopeReso2) / Sigma2Cut;
 152   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
 153   chi2 = chi2 + normDiff;
 154   // coordinate in non bending plane
 155   diff = this->fNonBendingCoor - Segment->fNonBendingCoor;
 156   normDiff = diff * diff /
 157     (this->fNonBendingCoorReso2 + Segment->fNonBendingCoorReso2) / Sigma2Cut;
 158   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
 159   chi2 = chi2 + normDiff;
 160   // slope in non bending plane
 161   diff = this->fNonBendingSlope - Segment->fNonBendingSlope;
 162   normDiff = diff * diff /
 163     (this->fNonBendingSlopeReso2 + Segment->fNonBendingSlopeReso2) / Sigma2Cut;
 164   if (normDiff > 1.0) return chi2Max;
 165   chi2 = chi2 + normDiff;
 166   return chi2;
 167 }
 168
 169   //__________________________________________________________________________
 170 AliMUONSegment* AliMUONSegment::CreateSegmentFromLinearExtrapToStation ( Double_t z, Double_t MCSfactor) const
 171 {
 172   /// Extrapolates linearly the current Segment (this) to station (0..) "Station".
 173   /// Multiple Coulomb scattering calculated from "MCSfactor"
 174   /// corresponding to one chamber,
 175   /// with one chamber for the coordinate, two chambers for the angle,
 176   /// due to the arrangement in stations.
 177   /// Valid from station(1..) 4 to 5 or vice versa.
 178   /// Returns the pointer to the created AliMUONSegment object
 179   /// corresponding to this extrapolation.
 180   /// The caller has the responsibility to delete this object.
 181
 182   AliMUONSegment* extrapSegment = new AliMUONSegment(); // creates empty new segment
 183   // dZ from first hit of current Segment to first chamber of station "Station"
 184   Double_t dZ =  z - this->GetZ();
 185   // Data in bending plane
 186   extrapSegment->fZ = z;
 187   //  coordinate
 188   extrapSegment->fBendingCoor = this->fBendingCoor + this->fBendingSlope * dZ;
 189   //  slope
 190   extrapSegment->fBendingSlope = this->fBendingSlope;
 191   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
 192   extrapSegment->fBendingCoorReso2 = this->fBendingCoorReso2 +
 193     (this->fBendingSlopeReso2 + MCSfactor) * dZ * dZ; // missing non diagonal term: "2.0 * this->fBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
 194   extrapSegment->fBendingSlopeReso2 = this->fBendingSlopeReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 195   extrapSegment->fBendingCoorSlopeReso2 =
 196     this->fBendingCoorSlopeReso2 + this->fBendingSlopeReso2 * dZ; // missing: contribution from multiple Coulomb scattering !!!!
 197   // Data in non bending plane
 198   //  coordinate
 199   extrapSegment->fNonBendingCoor =
 200     this->fNonBendingCoor + this->fNonBendingSlope * dZ;
 201   //  slope
 202   extrapSegment->fNonBendingSlope = this->fNonBendingSlope;
 203   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
 204   extrapSegment->fNonBendingCoorReso2 = this->fNonBendingCoorReso2 +
 205     (this->fNonBendingSlopeReso2 + MCSfactor) *dZ * dZ; // missing non diagonal term: "2.0 * this->fNonBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
 206   extrapSegment->fNonBendingSlopeReso2 =
 207     this->fNonBendingSlopeReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 208   extrapSegment->fNonBendingCoorSlopeReso2 =
 209     this->fNonBendingCoorSlopeReso2 + this->fNonBendingSlopeReso2 * dZ; // missing: contribution from multiple Coulomb scattering !!!!
 210   return extrapSegment;
 211 }
 212
 213   //__________________________________________________________________________
 214 AliMUONHitForRec* AliMUONSegment::CreateHitForRecFromLinearExtrapToChamber ( Double_t z, Double_t MCSfactor) const
 215 {
 216   /// Extrapolates linearly the current Segment (this) to chamber(0..) "Chamber".
 217   /// Multiple Coulomb scattering calculated from "MCSfactor"
 218   /// corresponding to one chamber.
 219   /// Valid from station(1..) 4 to 5 or vice versa.
 220   /// Returns the pointer to the created AliMUONHitForRec object
 221   /// corresponding to this extrapolation.
 222   /// The caller has the responsibility to delete this object.
 223
 224   AliMUONHitForRec* extrapHitForRec = new AliMUONHitForRec(); // creates empty new HitForRec
 225   // dZ from first hit of current Segment to chamber
 226   Double_t dZ = z - this->GetZ();
 227   // Data in bending plane
 228   extrapHitForRec->SetZ(z);
 229   //  coordinate
 230   extrapHitForRec->SetBendingCoor(this->fBendingCoor + this->fBendingSlope * dZ);
 231   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
 232   extrapHitForRec->SetBendingReso2(this->fBendingCoorReso2 +
 233                                    (this->fBendingSlopeReso2 + MCSfactor) * dZ * dZ); // missing non diagonal term: "2.0 * this->fBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
 234   // Data in non bending plane
 235   //  coordinate
 236  extrapHitForRec ->SetNonBendingCoor(this->fNonBendingCoor +
 237                                      this->fNonBendingSlope * dZ);
 238   //  covariance, including multiple Coulomb scattering over dZ due to one chamber
 239   extrapHitForRec->
 240     SetNonBendingReso2(this->fNonBendingCoorReso2 +
 241                        (this->fNonBendingSlopeReso2 + MCSfactor) * dZ * dZ); // missing non diagonal term: "2.0 * this->fNonBendingCoorSlopeReso2 * dZ" !!!!
 242   return extrapHitForRec;
 243 }
 244
 245   //__________________________________________________________________________
 246 void AliMUONSegment::UpdateFromStationTrackParam(AliMUONTrackParam *TrackParam, Double_t /*MCSfactor*/, Double_t /*Dz1*/, Double_t /*Dz2*/, Double_t /*Dz3*/, Int_t Station, Double_t InverseMomentum)
 247 {
 248   /// Fill data members with values calculated from the array of track parameters
 249   /// pointed to by "TrackParam" (index = 0 and 1 for first and second chambers
 250   /// of the station, respectively).
 251   /// Multiple Coulomb scattering is taking into account with "MCSfactor"
 252   /// corresponding to one chamber,
 253   /// with one chamber for the coordinate, two chambers for the angle,
 254   /// due to the arrangement in stations.
 255   /// Resolution coming from:
 256   /// coordinate in closest station at "Dz1" from current "Station",
 257   /// slope between closest stations, with "Dz2" interval between them,
 258   /// interval "Dz3" between chambers of closest station,
 259   /// extrapolation over "Dz1" from closest station,
 260   /// "InverseMomentum".
 261   /// When called, "fBendingCoorReso2" and "fNonBendingCoorReso2"
 262   /// are assumed to be filled
 263   /// with the variance on bending and non bending coordinates.
 264   /// The "road" is parametrized from the old reco_muon.F
 265   /// with 8 cm between stations.
 266
 267   AliMUONTrackParam *param0;
 268 //   Double_t cReso2, sReso2;
 269   // parameters to define the widths of the searching roads in station 0,1,2
 270   // width = p0 + p1/ (momentum)^2
 271   //                  station number:        0         1          2
 272 //   static Double_t p0BendingCoor[3] =     { 6.43e-2, 1.64e-2,   0.034 };
 273 //   static Double_t p1BendingCoor[3] =     {    986.,    821.,    446. };
 274 //   static Double_t p0BendingSlope[3] =    { 3.54e-6, 3.63e-6,  3.6e-6 };
 275 //   static Double_t p1BendingSlope[3] =    { 4.49e-3,  4.8e-3,   0.011 };
 276 //   static Double_t p0NonBendingCoor[3] =  { 4.66e-2, 4.83e-2,   0.049 };
 277 //   static Double_t p1NonBendingCoor[3] =  {   1444.,    866.,    354. };
 278 //   static Double_t p0NonBendingSlope[3] = { 6.14e-4, 6.49e-4, 6.85e-4 };
 279 //   static Double_t p1NonBendingSlope[3] = {      0.,      0.,      0. };
 280
 281   static Double_t p0BendingCoor[3] =     { 6.43e-2, 6.43e-2,   6.43e-2  };
 282   static Double_t p1BendingCoor[3] =     {    986.,    986.,       986. };
 283   static Double_t p0BendingSlope[3] =    {   3.6e-6,   3.6e-6,     3.6e-6  };
 284   static Double_t p1BendingSlope[3] =    {  1.1e-2,  1.1e-2,    1.1e-2  };
 285   static Double_t p0NonBendingCoor[3] =  {   0.049,   0.049,     0.049  };
 286   static Double_t p1NonBendingCoor[3] =  {   1444.,   1444.,      1444. };
 287   static Double_t p0NonBendingSlope[3] = {   6.8e-4,   6.8e-4,     6.8e-4  };
 288   static Double_t p1NonBendingSlope[3] = {      0.,      0.,         0. };
 289   param0 = &(TrackParam[0]);
 290
 291 // OLD version
 292 //   // Bending plane
 293 //   fBendingCoor = param0->GetBendingCoor(); // coordinate
 294 //   fBendingSlope = param0->GetBendingSlope(); // slope
 295 //   cReso2 = fBendingCoorReso2;
 296 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
 297 //   fBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
 298 //   fBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 299 //   // Non bending plane
 300 //   fNonBendingCoor = param0->GetNonBendingCoor(); // coordinate
 301 //   fNonBendingSlope = param0->GetNonBendingSlope(); // slope
 302 //   cReso2 = fNonBendingCoorReso2;
 303 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
 304 //   fNonBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
 305 //   fNonBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 306
 307   // Coordinate and slope
 308   // Bending plane
 309   fBendingCoor = param0->GetBendingCoor(); // coordinate
 310   fBendingSlope = param0->GetBendingSlope(); // slope
 311   // Non bending plane
 312   fNonBendingCoor = param0->GetNonBendingCoor(); // coordinate
 313   fNonBendingSlope = param0->GetNonBendingSlope(); // slope
 314
 315   fZ = param0->GetZ(); // z
 316
 317   // Resolutions
 318   // cReso2 and sReso2 have to be subtracted here from the parametrization
 319   // because they are added in the functions "NormalizedChi2WithSegment"
 320   // and "NormalizedChi2WithHitForRec"
 321   // Bending plane
 322 //   cReso2 = fBendingCoorReso2;
 323 //   sReso2 = (2. * cReso2 )/ (Dz3*Dz3) ;
 324   fBendingCoorReso2 = p0BendingCoor[Station] + p1BendingCoor[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum ;  // - cReso2
 325   fBendingSlopeReso2 = p0BendingSlope[Station] + p1BendingSlope[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum; //  - sReso2;
 326   // Non bending plane
 327 //   cReso2 = fNonBendingCoorReso2;
 328 //   sReso2 =  (2. * cReso2 )/ (Dz3*Dz3) ;
 329   fNonBendingCoorReso2 = p0NonBendingCoor[Station] + p1NonBendingCoor[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum; // - cReso2;
 330   fNonBendingSlopeReso2 = p0NonBendingSlope[Station] + p1NonBendingSlope[Station]*InverseMomentum*InverseMomentum; //  - sReso2;
 331   return;
 332 }
 333
 334 // OLD function, with roads automatically calculated instead from being parametrized
 335 // kept because it would be a better solution,
 336 // if one can really find the right values.
 337 //   //__________________________________________________________________________
 338 // void AliMUONSegment::UpdateFromStationTrackParam(AliMUONTrackParam *TrackParam, Double_t MCSfactor, Double_t Dz1, Double_t Dz2)
 339 // {
 340 //   // Fill data members with values calculated from the array of track parameters
 341 //   // pointed to by "TrackParam" (index = 0 and 1 for first and second chambers
 342 //   // of the station, respectively).
 343 //   // Multiple Coulomb scattering is taking into account with "MCSfactor"
 344 //   // corresponding to one chamber,
 345 //   // with one chamber for the coordinate, two chambers for the angle,
 346 //   // due to the arrangement in stations.
 347 //   // Resolution coming from:
 348 //   // coordinate in closest station at "Dz1",
 349 //   // slope between closest stations, with "Dz2" interval between them,
 350 //   // extrapolation over "Dz" from closest station.
 351 //   // When called, "fBendingCoorReso2" and "fNonBendingCoorReso2"
 352 //   // are assumed to be filled
 353 //   // with the variance on bending and non bending coordinates.
 354 //   AliMUONTrackParam *param0;
 355 //   Double_t cReso2, sReso2;
 356 //   param0 = &(TrackParam[0]);
 357 //   // Bending plane
 358 //   fBendingCoor = param0->GetBendingCoor(); // coordinate
 359 //   fBendingSlope = param0->GetBendingSlope(); // slope
 360 //   cReso2 = fBendingCoorReso2;
 361 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
 362 //   fBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
 363 //   fBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 364 //   // Non bending plane
 365 //   fNonBendingCoor = param0->GetNonBendingCoor(); // coordinate
 366 //   fNonBendingSlope = param0->GetNonBendingSlope(); // slope
 367 //   cReso2 = fNonBendingCoorReso2;
 368 //   sReso2 = 2.0 * cReso2 / Dz2 / Dz2;
 369 //   fNonBendingCoorReso2 = cReso2 + (sReso2 + MCSfactor) * Dz1 * Dz1;
 370 //   fNonBendingSlopeReso2 = sReso2 + 2.0 * MCSfactor;
 371 //   return;
 372 // }
 373
 374 //_____________________________________________________________________________
 375 void
 376 AliMUONSegment::Print(Option_t*) const
 377 {
 378   /// Printing
 379
 380   cout.precision(5);
 381   cout.width(5);
 382
 383   cout << "<AliMUONSegment>"
 384     << "(Coor,Slope,Impact)Bending=("
 385     << fBendingCoor << "," << fBendingSlope << "," << fBendingImpact
 386     << ")" << endl
 387     << "(Coor,Slope,Impact)NonBending=("
 388     << fNonBendingCoor << "," << fNonBendingSlope << "," << fNonBendingImpact
 389     << ")" << endl
 390     << "Cov (coor,slope,coor & slope)Bending=("
 391     << fBendingCoorReso2 << "," << fBendingSlopeReso2 << "," << fBendingCoorSlopeReso2 << endl
 392     << "Cov (coor,slope,coor & slope)NonBending=("
 393     << fNonBendingCoorReso2 << "," << fNonBendingSlopeReso2 << "," << fNonBendingCoorSlopeReso2 << endl;
 394   if ( fHitForRecPtr1 )
 395   {
 396     cout << "HitForRec1=";
 397     fHitForRecPtr1->Print();
 398   }
 399   if ( fHitForRecPtr2 )
 400   {
 401     cout << "HitForRec2=";
 402     fHitForRecPtr2->Print();
 403   }
 404 }