Adding histos
[u/mrichter/AliRoot.git] / PHOS / AliPHOSvFast.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   *
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13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15
16 /* $Id$ */
17
18 /* History of cvs commits:
19  *
20  * $Log$
21  * Revision 1.30  2006/09/13 07:31:01  kharlov
22  * Effective C++ corrections (T.Pocheptsov)
23  *
24  * Revision 1.29  2005/05/28 14:19:05  schutz
25  * Compilation warnings fixed by T.P.
26  *
27  */
28
29 //_________________________________________________________________________
30 // Implementation of the PHOS manager class for fast simulations     
31 // Tracks particles until the reach a grossly designed PHOS module
32 // Modify the particles property (momentum, energy, type) according to
33 //  the PHOS response function. The result is called a virtual reconstructed
34 //  particle.                
35 //
36 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH)
37
38 // --- ROOT system ---
39  
40 #include <TGeometry.h>
41 #include <TParticle.h>
42 #include <TDatabasePDG.h>
43 #include "TClonesArray.h" 
44 #include <TVirtualMC.h>
45
46 // --- Standard library ---
47
48 // --- AliRoot header files ---
49 #include "AliPHOSFastRecParticle.h"
50 #include "AliPHOSGeometry.h"
51 #include "AliPHOSLoader.h"
52 #include "AliPHOSvFast.h"
53 #include "AliRun.h"
54
55 ClassImp(AliPHOSvFast)
56
57 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast() :
58   fBigBoxX(0.),
59   fBigBoxY(0.),
60   fBigBoxZ(0.),
61   fFastRecParticles(0),
62   fNRecParticles(0),
63   fRan(0),
64   fResPara1(0.),
65   fResPara2(0.),
66   fResPara3(0.),
67   fPosParaA0(0.),
68   fPosParaA1(0.),
69   fPosParaB0(0.),
70   fPosParaB1(0.),
71   fPosParaB2(0.)    
72 {
73   // default ctor : initialize data member
74 }
75
76 //____________________________________________________________________________
77 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast(const char *name, const char *title):
78   AliPHOS(name,title),
79   fBigBoxX(0.),
80   fBigBoxY(0.),
81   fBigBoxZ(0.),
82   fFastRecParticles(new AliPHOSFastRecParticle::FastRecParticlesList("AliPHOSFastRecParticle", 100)),
83   fNRecParticles(0),
84   fRan(0),
85   fResPara1(0.030), // GeV
86   fResPara2(0.00003),
87   fResPara3(0.00001),
88   fPosParaA0(2.87),    // mm
89   fPosParaA1(-0.0975),
90   fPosParaB0(0.257),
91   fPosParaB1(0.137),
92   fPosParaB2(0.00619)
93 {
94   // ctor
95   // create the Loader 
96   SetBigBox(0, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(0) ) ;
97   SetBigBox(1, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(3) + GetGeometry()->GetCPVBoxSize(1) ) ; 
98   SetBigBox(2, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(2) ); 
99 }
100
101 //____________________________________________________________________________
102 AliPHOSvFast::~AliPHOSvFast()
103 {
104   // dtor
105  
106   fFastRecParticles->Delete() ; 
107   delete fFastRecParticles ;
108   fFastRecParticles = 0 ; 
109
110 }
111
112 //____________________________________________________________________________
113 void AliPHOSvFast::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
114 {  
115   // Add a virtually reconstructed particle to the list 
116
117   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
118   fNRecParticles++ ; 
119 }
120
121 //____________________________________________________________________________
122 void AliPHOSvFast::CreateGeometry()
123 {
124   // Create the geometry for GEANT
125   
126   AliPHOSvFast *phostmp = (AliPHOSvFast*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
127   
128   if ( phostmp == NULL ) {
129     
130     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
131     return ;
132     
133   }
134
135   // Get pointer to the array containing media indeces
136   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
137   
138   Float_t bigbox[3] ; 
139   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
140   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
141   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
142   
143   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
144   
145   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
146   
147   Int_t idrotm[99] ;
148   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
149   
150   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
151     
152     Float_t angle = GetGeometry()->GetPHOSAngle(i) ;
153     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
154  
155     Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
156
157     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
158     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
159     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
160  
161   } // for GetNModules
162
163 }
164
165
166 //____________________________________________________________________________
167 void AliPHOSvFast::Init(void)
168 {
169   // Prints out an information message
170   
171   Int_t i;
172
173   printf("\n");
174   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
175   printf(" FAST PHOS_INIT ");
176   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
177   printf("\n");
178
179   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
180
181   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
182   printf("\n");
183   
184 }
185
186 //___________________________________________________________________________
187 Float_t AliPHOSvFast::GetBigBox(Int_t index) const
188 {
189   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
190   
191   Float_t rv = 0 ; 
192
193   switch (index) {
194   case 0:
195     rv = fBigBoxX ; 
196     break ; 
197   case 1:
198      rv = fBigBoxY ; 
199     break ; 
200   case 2:
201      rv = fBigBoxZ ; 
202     break ; 
203  }
204   return rv ; 
205 }
206 //___________________________________________________________________________
207
208 void AliPHOSvFast::MakeBranch(Option_t* opt)
209 {  
210   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
211   AliDetector::MakeBranch(opt);
212   const char *cd = strstr(opt,"R");
213   
214   if (fFastRecParticles && fLoader->TreeR() && cd) {
215     MakeBranchInTree(fLoader->TreeR(), GetName(), &fFastRecParticles, fBufferSize, 0);
216   }
217 }
218 //____________________________________________________________________________
219
220 Double_t AliPHOSvFast::MakeEnergy(Double_t energy)
221 {  
222   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
223   // A gaussian distribution is assumed
224
225   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ; 
226   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;   
227 }
228 //____________________________________________________________________________
229
230 TVector3 AliPHOSvFast::MakePosition(Double_t energy, TVector3 pos, Double_t theta, Double_t phi)
231 {
232   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
233   // A gaussian position distribution is assumed
234
235   TVector3 newpos ;
236   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
237   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
238   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
239   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
240   Double_t y = pos.Y() ; 
241   
242   newpos.SetX(x) ; 
243   newpos.SetY(y) ; 
244   newpos.SetZ(z) ; 
245               
246   return newpos ; 
247 }
248
249 //____________________________________________________________________________
250 void AliPHOSvFast::MakeRecParticle(Int_t modid, TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
251 {
252   // Modify the primary particle properties according
253   //  1. the response function of PHOS
254   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
255   
256   Int_t type = MakeType( rp ) ;
257   rp.SetType(type) ;
258
259   
260   // get the detected energy
261
262   TLorentzVector momentum ;  
263   rp.Momentum(momentum) ; 
264   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ; 
265   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
266   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)  
267                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
268  
269   // get the angle of incidence 
270   
271   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ; 
272   Double_t incidencephi   = ( 270 + GetGeometry()->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;   
273
274   // get the detected direction
275   
276   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ; 
277   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ; 
278
279   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
280
281   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ; 
282
283  }
284
285 //____________________________________________________________________________
286 Int_t AliPHOSvFast::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
287 {
288   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
289
290   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
291   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
292   Int_t test ; 
293   Float_t ran ; 
294   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) ) 
295     test = - 1 ;
296   else
297     test = rp.GetPdgCode() ; 
298
299   Fatal("MakeType", "SHOULD NOT BE USED until values of probabilities are properly set ") ;
300    // NB: ALL VALUES SHOULD BE CHECKED !!!!
301   switch (test) { 
302
303   case 22:    // it's a photon              // NB: ALL VALUES SHOLD BE CHECKED !!!!
304     ran = fRan.Rndm() ; 
305     if( ran <= 0.9498 )
306       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ; 
307     else
308       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMFAST ;     
309     break ; 
310
311   case 2112:  // it's a neutron
312     ran = fRan.Rndm() ; 
313     if ( ran <= 0.9998 )
314       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ; 
315     else 
316       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ; 
317     break ; 
318     
319   case -2112: // it's a anti-neutron
320     ran = fRan.Rndm() ; 
321     if ( ran <= 0.9984 )
322       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ; 
323     else 
324       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ; 
325     break ; 
326     
327   case 11:    // it's a electron
328     ran = fRan.Rndm() ; 
329     if ( ran <= 0.9996 )
330       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ; 
331     else 
332       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ; 
333     break; 
334
335   case -11:   // it's a positon
336     ran = fRan.Rndm() ; 
337     if ( ran <= 0.9996 )
338       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ; 
339     else 
340       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ; 
341     break; 
342
343   case -1:    // it's a charged
344     ran = fRan.Rndm() ; 
345     if ( ran <= 0.9996 )
346       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ; 
347     else 
348       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ; 
349
350     break ; 
351   }
352     
353   
354   return rv ;
355 }
356
357 //___________________________________________________________________________
358 void AliPHOSvFast::ResetPoints()
359 {
360   // This overloads the method in AliDetector
361   
362   ResetFastRecParticles() ; 
363 }
364
365 //___________________________________________________________________________
366 void AliPHOSvFast::ResetFastRecParticles()
367 {
368   // Resets the list of virtual reconstructed particles
369  
370   if (fFastRecParticles) 
371     fFastRecParticles->Clear() ;
372   fNRecParticles = 0 ; 
373 }
374
375 //___________________________________________________________________________
376 void AliPHOSvFast::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
377 {
378   // Set the size of the Box describing a PHOS module
379   
380   switch (index) {
381   case 0:
382     fBigBoxX = value ; 
383     break ; 
384   case 1:
385     fBigBoxY = value ; 
386     break ; 
387   case 2:
388     fBigBoxZ = value ; 
389     break ; 
390  }
391
392 }
393
394 //____________________________________________________________________________
395 Double_t AliPHOSvFast::SigmaE(Double_t energy)
396 {
397   // Calculates the energy dependent energy resolution
398   
399   Double_t rv = -1 ; 
400   
401   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2) 
402                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2) 
403                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;  
404
405   return rv * energy ; 
406 }
407
408 //____________________________________________________________________________
409 Double_t AliPHOSvFast::SigmaP(Double_t energy, Double_t incidence)
410 {
411   // Calculates the energy dependent position resolution 
412
413   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ; 
414   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ; 
415
416   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm  
417 }
418
419 //____________________________________________________________________________
420 void AliPHOSvFast::StepManager(void)
421 {
422   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking 
423
424   TLorentzVector lv ; 
425   gMC->TrackPosition(lv) ;
426   TVector3 pos = lv.Vect() ; 
427   Int_t modid  ; 
428   gMC->CurrentVolID(modid);
429   
430   Float_t energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
431
432   //Calculating mass of current particle
433   TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance() ;
434   TParticlePDG * partPDG = pdg->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
435   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
436
437   if(energy > mass){
438     pos.SetMag(TMath::Sqrt(energy*energy-mass*mass)) ;
439     TLorentzVector pTrack(pos, energy) ;  
440
441     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
442         
443     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
444
445     // Adds the response of PHOS to the particle
446     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
447     
448     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
449   
450     AddRecParticle(rp) ;
451
452     part->Delete() ;
453   }
454   // stop the track as soon PHOS is reached
455   
456   gMC->StopTrack() ; 
457
458 }
459