Initialized geometry and call RP the particle which enters PHOS
[u/mrichter/AliRoot.git] / PHOS / AliPHOSv4.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   *
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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 // Implementation of the PHOS manager class for fast simulations     
20 // Tracks particles until the reach a grossly designed PHOS module
21 // Modify the particles property (momentum, energy, type) according to
22 //  the PHOS response function. The result is called a virtual reconstructed
23 //  particle.                
24 //
25 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH)
26
27 // --- ROOT system ---
28
29 #include "TBRIK.h"
30 #include "TNode.h"
31 #include "TParticle.h"
32
33 // --- Standard library ---
34
35 #include <stdio.h>
36
37 // --- AliRoot header files ---
38
39 #include "AliPHOSv4.h"
40 #include "AliRun.h"
41 #include "AliConst.h"
42
43 ClassImp(AliPHOSv4)
44
45 //____________________________________________________________________________
46 AliPHOSv4::AliPHOSv4(const char *name, const char *title):
47   AliPHOS(name,title)
48 {
49   // ctor
50
51   // gets an instance of the geometry parameters class  
52   if (strcmp(GetTitle(),"") != 0 ) 
53     fGeom =  AliPHOSGeometry::GetInstance(GetTitle(), "") ; 
54      
55     
56     SetBigBox(0, fGeom->GetOuterBoxSize(0) ) ;
57     SetBigBox(1, fGeom->GetOuterBoxSize(1) + fGeom->GetPPSDBoxSize(1) ) ; 
58     SetBigBox(2, fGeom->GetOuterBoxSize(0) ); 
59     
60     fNRecParticles = 0 ; 
61     fFastRecParticles = new AliPHOSFastRecParticle::FastRecParticlesList("AliPHOSFastRecParticle", 100) ;
62
63     fResPara1 = 0.030 ;    // GeV
64     fResPara2 = 0.00003 ; 
65     fResPara3 = 0.00001 ; 
66     
67     fPosParaA0 = 2.87 ;    // mm
68     fPosParaA1 = -0.0975 ;  
69     fPosParaB0 = 0.257 ;   
70     fPosParaB1 = 0.137 ; 
71     fPosParaB2 = 0.00619 ; 
72 }
73
74 //____________________________________________________________________________
75 AliPHOSv4::~AliPHOSv4()
76 {
77   // dtor
78  
79   fFastRecParticles->Delete() ; 
80   delete fFastRecParticles ;
81   fFastRecParticles = 0 ; 
82
83 }
84
85 //____________________________________________________________________________
86 void AliPHOSv4::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
87 {  
88   // Add a virtually reconstructed particle to the list 
89
90   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
91   fNRecParticles++ ; 
92 }
93
94 //____________________________________________________________________________
95 void AliPHOSv4::BuildGeometry()
96 {
97   // Build the PHOS geometry for the ROOT display
98    //BEGIN_HTML
99   /*
100     <H2>
101      PHOS FAST in ALICE displayed by root
102     </H2>
103     <H4> All Views </H4>
104     <P>
105     <CENTER>
106     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast All Views" SRC="../images/AliPHOSv4AllViews.gif"> 
107     </CENTER></P>
108     <H4> Front View </H4>
109     <P>
110     <CENTER>
111     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast Front View" SRC="../images/AliPHOSv4FrontView.gif"> 
112     </CENTER></P>
113   */
114   //END_HTML  
115  
116   const Int_t kColorPHOS = kRed ;
117   
118   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
119   
120   new TBRIK( "BigBox", "PHOS box", "void", GetBigBox(0)/2, 
121              GetBigBox(1)/2, 
122              GetBigBox(2)/2 );
123   
124   // position PHOS into ALICE
125
126   Float_t r = fGeom->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
127   Int_t number = 988 ; 
128   Float_t pphi =  TMath::ATan( GetBigBox(0)  / ( 2.0 * fGeom->GetIPtoCrystalSurface() ) ) ;
129   pphi *= kRADDEG ;
130   TNode * top = gAlice->GetGeometry()->GetNode("alice") ;
131  
132   char * nodename = new char[20] ;  
133   char * rotname  = new char[20] ; 
134
135   for( Int_t i = 1; i <= fGeom->GetNModules(); i++ ) { 
136    Float_t angle = pphi * 2 * ( i - fGeom->GetNModules() / 2.0 - 0.5 ) ;
137    sprintf(rotname, "%s%d", "rot", number++) ;
138    new TRotMatrix(rotname, rotname, 90, angle, 90, 90 + angle, 0, 0);
139    top->cd();
140    sprintf(nodename,"%s%d", "Module", i) ;    
141    Float_t x =  r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
142    Float_t y = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
143    TNode * bigboxnode = new TNode(nodename, nodename, "BigBox", x, y, 0, rotname ) ;
144    bigboxnode->SetLineColor(kColorPHOS) ;
145    fNodes->Add(bigboxnode) ;
146   }
147   delete[] nodename ; 
148   delete[] rotname ; 
149 }
150
151 //____________________________________________________________________________
152 void AliPHOSv4::CreateGeometry()
153 {
154   // Create the geometry for GEANT
155   
156   AliPHOSv4 *phostmp = (AliPHOSv4*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
157   
158   if ( phostmp == NULL ) {
159     
160     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
161     return ;
162     
163   }
164
165   // Get pointer to the array containing media indeces
166   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
167   
168   Float_t bigbox[3] ; 
169   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
170   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
171   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
172   
173   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
174   
175   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
176   
177   Int_t idrotm[99] ;
178   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
179   
180   for( Int_t i = 1; i <= fGeom->GetNModules(); i++ ) {
181     
182     Float_t angle = fGeom->GetPHOSAngle(i) ;
183     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
184  
185     Float_t r = fGeom->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
186
187     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
188     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
189     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
190  
191   } // for GetNModules
192
193 }
194
195
196 //____________________________________________________________________________
197 void AliPHOSv4::Init(void)
198 {
199   // Prints out an information message
200   
201   Int_t i;
202
203   printf("\n");
204   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
205   printf(" FAST PHOS_INIT ");
206   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
207   printf("\n");
208
209   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
210
211   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
212   printf("\n");
213   
214 }
215
216 //___________________________________________________________________________
217 Float_t AliPHOSv4::GetBigBox(Int_t index)
218 {
219   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
220   
221   Float_t rv = 0 ; 
222
223   switch (index) {
224   case 0:
225     rv = fBigBoxX ; 
226     break ; 
227   case 1:
228      rv = fBigBoxY ; 
229     break ; 
230   case 2:
231      rv = fBigBoxZ ; 
232     break ; 
233  }
234   return rv ; 
235 }
236
237 //___________________________________________________________________________
238 void AliPHOSv4::MakeBranch(Option_t* opt)
239 {  
240   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
241  
242   AliDetector::MakeBranch(opt) ;
243   
244   char branchname[10];
245   sprintf(branchname,"%s",GetName());
246   char *cd = strstr(opt,"R");
247   
248   if (fFastRecParticles && gAlice->TreeR() && cd) {
249     gAlice->TreeR()->Branch(branchname, &fFastRecParticles, fBufferSize);
250   }
251 }
252
253 //____________________________________________________________________________
254 Double_t AliPHOSv4::MakeEnergy(const Double_t energy)
255 {  
256   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
257   // A gaussian distribution is assumed
258
259   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ; 
260   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;   
261 }
262
263 //____________________________________________________________________________
264 TVector3 AliPHOSv4::MakePosition(const Double_t energy, const TVector3 pos, const Double_t theta, const Double_t phi)
265 {
266   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
267   // A gaussian position distribution is assumed
268
269   TVector3 newpos ;
270   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
271   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
272   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
273   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
274   Double_t y = pos.Y() ; 
275   
276   newpos.SetX(x) ; 
277   newpos.SetY(y) ; 
278   newpos.SetZ(z) ; 
279               
280   return newpos ; 
281 }
282
283 //____________________________________________________________________________
284 void AliPHOSv4::MakeRecParticle(const Int_t modid, const TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
285 {
286   // Modify the primary particle properties according
287   //  1. the response function of PHOS
288   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
289   
290   Int_t type = MakeType( rp ) ;
291   rp.SetType(type) ;
292
293   
294   // get the detected energy
295
296   TLorentzVector momentum ;  
297   rp.Momentum(momentum) ; 
298   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ; 
299   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
300   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)  
301                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
302  
303   // get the angle of incidence 
304   
305   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ; 
306   Double_t incidencephi   = ( 270 + fGeom->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;   
307
308   // get the detected direction
309   
310   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ; 
311   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ; 
312
313   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
314
315   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ; 
316
317  }
318
319 //____________________________________________________________________________
320 Int_t AliPHOSv4::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
321 {
322   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
323
324   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
325   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
326   Int_t test ; 
327   Float_t ran ; 
328   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) ) 
329     test = - 1 ;
330   else
331     test = rp.GetPdgCode() ; 
332
333   switch (test) { 
334
335   case 22:    // it's a photon
336     ran = fRan.Rndm() ; 
337     if ( ran <= 0.5 )  // 50 % 
338       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kGAMMA ; 
339     else {
340       ran = fRan.Rndm() ; 
341       if( ran <= 0.9498 )
342         rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ; 
343       else
344         rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ; 
345     }     
346     break ; 
347
348   case 2112:  // it's a neutron
349     ran = fRan.Rndm() ; 
350     if ( ran <= 0.9998 )
351       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ; 
352     else 
353       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ; 
354     break ; 
355
356   case -2112: // it's a anti-neutron
357     ran = fRan.Rndm() ; 
358     if ( ran <= 0.9984 )
359       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHA ; 
360     else 
361       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEM ; 
362     break ; 
363     
364   case 11:    // it's a electron
365     ran = fRan.Rndm() ; 
366     if ( ran <= 0.9996 )
367       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kELECTRON ; 
368     else 
369       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ; 
370     break; 
371
372   case -11:   // it's a positon
373     ran = fRan.Rndm() ; 
374     if ( ran <= 0.9996 )
375       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kELECTRON ; 
376     else 
377       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ; 
378     break; 
379
380   case -1:    // it's a charged
381     ran = fRan.Rndm() ; 
382     if ( ran <= 0.9996 )
383       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHA ; 
384     else 
385       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kGAMMA ; 
386
387     break ; 
388   }
389     
390   
391   return rv ;
392 }
393
394 //___________________________________________________________________________
395 void AliPHOSv4::ResetPoints()
396 {
397   // This overloads the method in AliDetector
398   
399   ResetFastRecParticles() ; 
400 }
401
402 //___________________________________________________________________________
403 void AliPHOSv4::ResetFastRecParticles()
404 {
405   // Resets the list of virtual reconstructed particles
406  
407   if (fFastRecParticles) 
408     fFastRecParticles->Clear() ;
409   fNRecParticles = 0 ; 
410 }
411
412 //___________________________________________________________________________
413 void AliPHOSv4::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
414 {
415   // Set the size of the Box describing a PHOS module
416   
417   switch (index) {
418   case 0:
419     fBigBoxX = value ; 
420     break ; 
421   case 1:
422     fBigBoxY = value ; 
423     break ; 
424   case 2:
425     fBigBoxZ = value ; 
426     break ; 
427  }
428
429 }
430
431 //____________________________________________________________________________
432 Double_t AliPHOSv4::SigmaE(Double_t energy)
433 {
434   // Calculates the energy dependent energy resolution
435   
436   Double_t rv = -1 ; 
437   
438   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2) 
439                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2) 
440                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;  
441
442   return rv * energy ; 
443 }
444
445 //____________________________________________________________________________
446 Double_t AliPHOSv4::SigmaP(Double_t energy, Int_t incidence)
447 {
448   // Calculates the energy dependent position resolution 
449
450   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ; 
451   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ; 
452
453   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm  
454 }
455
456 //____________________________________________________________________________
457 void AliPHOSv4::StepManager(void)
458 {
459   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking 
460
461   Int_t primary =  gAlice->GetPrimary( gAlice->CurrentTrack() ); 
462
463   TLorentzVector lv ; 
464   gMC->TrackPosition(lv) ;
465   TVector3 pos = lv.Vect() ; 
466   Int_t modid  ; 
467   gMC->CurrentVolID(modid);
468   
469   Float_t Energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
470
471   //Calculating mass of current particle
472   TDatabasePDG * PDG = TDatabasePDG::Instance() ;
473   TParticlePDG * partPDG = PDG->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
474   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
475
476   TClonesArray * particlelist = gAlice->Particles() ;
477   TParticle * part = (TParticle *)particlelist->At(primary) ;
478
479
480   cout << "Primary " << primary << "  " << part->GetPDG()->PdgCode() << " Track " << gMC->TrackPid() << endl ;
481
482   if(Energy > mass){
483     pos.SetMag(TMath::Sqrt(Energy*Energy-mass*mass)) ;
484     TLorentzVector pTrack(pos,Energy) ;  
485
486     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
487         
488     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
489     rp.SetPrimary(primary) ; 
490
491     // Adds the response of PHOS to the particle
492     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
493     
494     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
495   
496     AddRecParticle(rp) ;
497
498     part->Delete() ;
499   }
500   // stop the track as soon PHOS is reached
501   
502   gMC->StopTrack() ; 
503
504 }
505