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   *
  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 /* $Id$ */
  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 <TBRIK.h>
  41 #include <TGeometry.h>
  42 #include <TNode.h>
  43 #include <TParticle.h>
  44 #include "TClonesArray.h"
  45 #include <TVirtualMC.h>
  46
  47 // --- Standard library ---
  48
  49 // --- AliRoot header files ---
  50 #include "AliPHOSFastRecParticle.h"
  51 #include "AliPHOSGeometry.h"
  52 #include "AliPHOSLoader.h"
  53 #include "AliPHOSvFast.h"
  54 #include "AliRun.h"
  55
  56 ClassImp(AliPHOSvFast)
  57
  58 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast() :
  59   fBigBoxX(0.),
  60   fBigBoxY(0.),
  61   fBigBoxZ(0.),
  62   fFastRecParticles(0),
  63   fNRecParticles(0),
  64   fRan(0),
  65   fResPara1(0.),
  66   fResPara2(0.),
  67   fResPara3(0.),
  68   fPosParaA0(0.),
  69   fPosParaA1(0.),
  70   fPosParaB0(0.),
  71   fPosParaB1(0.),
  72   fPosParaB2(0.)
  73 {
  74   // default ctor : initialize data member
  75 }
  76
  77 //____________________________________________________________________________
  78 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast(const char *name, const char *title):
  79   AliPHOS(name,title),
  80   fBigBoxX(0.),
  81   fBigBoxY(0.),
  82   fBigBoxZ(0.),
  83   fFastRecParticles(new AliPHOSFastRecParticle::FastRecParticlesList("AliPHOSFastRecParticle", 100)),
  84   fNRecParticles(0),
  85   fRan(0),
  86   fResPara1(0.030), // GeV
  87   fResPara2(0.00003),
  88   fResPara3(0.00001),
  89   fPosParaA0(2.87),    // mm
  90   fPosParaA1(-0.0975),
  91   fPosParaB0(0.257),
  92   fPosParaB1(0.137),
  93   fPosParaB2(0.00619)
  94 {
  95   // ctor
  96   // create the Loader
  97   SetBigBox(0, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(0) ) ;
  98   SetBigBox(1, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(3) + GetGeometry()->GetCPVBoxSize(1) ) ;
  99   SetBigBox(2, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(2) );
 100 }
 101
 102 //____________________________________________________________________________
 103 AliPHOSvFast::~AliPHOSvFast()
 104 {
 105   // dtor
 106
 107   fFastRecParticles->Delete() ;
 108   delete fFastRecParticles ;
 109   fFastRecParticles = 0 ;
 110
 111 }
 112
 113 //____________________________________________________________________________
 114 void AliPHOSvFast::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
 115 {
 116   // Add a virtually reconstructed particle to the list
 117
 118   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
 119   fNRecParticles++ ;
 120 }
 121
 122 //____________________________________________________________________________
 123 void AliPHOSvFast::BuildGeometry()
 124 {
 125   // Build the PHOS geometry for the ROOT display
 126    //BEGIN_HTML
 127   /*
 128     <H2>
 129      PHOS FAST in ALICE displayed by root
 130     </H2>
 131     <H4> All Views </H4>
 132     <P>
 133     <CENTER>
 134     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast All Views" SRC="../images/AliPHOSvFastAllViews.gif">
 135     </CENTER></P>
 136     <H4> Front View </H4>
 137     <P>
 138     <CENTER>
 139     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast Front View" SRC="../images/AliPHOSvFastFrontView.gif">
 140     </CENTER></P>
 141   */
 142   //END_HTML
 143
 144   const Int_t kColorPHOS = kRed ;
 145
 146   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
 147
 148   new TBRIK( "BigBox", "PHOS box", "void", GetBigBox(0)/2,
 149              GetBigBox(1)/2,
 150              GetBigBox(2)/2 );
 151
 152   // position PHOS into ALICE
 153
 154   Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 155   Int_t number = 988 ;
 156   Float_t pphi =  TMath::ATan( GetBigBox(0)  / ( 2.0 * GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() ) ) ;
 157   pphi *= kRADDEG ;
 158   TNode * top = gAlice->GetGeometry()->GetNode("alice") ;
 159
 160   char * nodename = new char[20] ;
 161   char * rotname  = new char[20] ;
 162
 163   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 164    Float_t angle = pphi * 2 * ( i - GetGeometry()->GetNModules() / 2.0 - 0.5 ) ;
 165    sprintf(rotname, "%s%d", "rot", number++) ;
 166    new TRotMatrix(rotname, rotname, 90, angle, 90, 90 + angle, 0, 0);
 167    top->cd();
 168    sprintf(nodename,"%s%d", "Module", i) ;
 169    Float_t x =  r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 170    Float_t y = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 171    TNode * bigboxnode = new TNode(nodename, nodename, "BigBox", x, y, 0, rotname ) ;
 172    bigboxnode->SetLineColor(kColorPHOS) ;
 173    fNodes->Add(bigboxnode) ;
 174   }
 175   delete[] nodename ;
 176   delete[] rotname ;
 177 }
 178
 179 //____________________________________________________________________________
 180 void AliPHOSvFast::CreateGeometry()
 181 {
 182   // Create the geometry for GEANT
 183
 184   AliPHOSvFast *phostmp = (AliPHOSvFast*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
 185
 186   if ( phostmp == NULL ) {
 187
 188     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
 189     return ;
 190
 191   }
 192
 193   // Get pointer to the array containing media indeces
 194   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
 195
 196   Float_t bigbox[3] ;
 197   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
 198   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
 199   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
 200
 201   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
 202
 203   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
 204
 205   Int_t idrotm[99] ;
 206   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
 207
 208   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 209
 210     Float_t angle = GetGeometry()->GetPHOSAngle(i) ;
 211     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
 212
 213     Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 214
 215     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 216     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 217     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
 218
 219   } // for GetNModules
 220
 221 }
 222
 223
 224 //____________________________________________________________________________
 225 void AliPHOSvFast::Init(void)
 226 {
 227   // Prints out an information message
 228
 229   Int_t i;
 230
 231   printf("\n");
 232   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 233   printf(" FAST PHOS_INIT ");
 234   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 235   printf("\n");
 236
 237   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
 238
 239   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
 240   printf("\n");
 241
 242 }
 243
 244 //___________________________________________________________________________
 245 Float_t AliPHOSvFast::GetBigBox(Int_t index) const
 246 {
 247   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
 248
 249   Float_t rv = 0 ;
 250
 251   switch (index) {
 252   case 0:
 253     rv = fBigBoxX ;
 254     break ;
 255   case 1:
 256      rv = fBigBoxY ;
 257     break ;
 258   case 2:
 259      rv = fBigBoxZ ;
 260     break ;
 261  }
 262   return rv ;
 263 }
 264 //___________________________________________________________________________
 265
 266 void AliPHOSvFast::MakeBranch(Option_t* opt)
 267 {
 268   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
 269   AliDetector::MakeBranch(opt);
 270   const char *cd = strstr(opt,"R");
 271
 272   if (fFastRecParticles && fLoader->TreeR() && cd) {
 273     MakeBranchInTree(fLoader->TreeR(), GetName(), &fFastRecParticles, fBufferSize, 0);
 274   }
 275 }
 276 //____________________________________________________________________________
 277
 278 Double_t AliPHOSvFast::MakeEnergy(Double_t energy)
 279 {
 280   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
 281   // A gaussian distribution is assumed
 282
 283   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ;
 284   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;
 285 }
 286 //____________________________________________________________________________
 287
 288 TVector3 AliPHOSvFast::MakePosition(Double_t energy, TVector3 pos, Double_t theta, Double_t phi)
 289 {
 290   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
 291   // A gaussian position distribution is assumed
 292
 293   TVector3 newpos ;
 294   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
 295   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
 296   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
 297   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
 298   Double_t y = pos.Y() ;
 299
 300   newpos.SetX(x) ;
 301   newpos.SetY(y) ;
 302   newpos.SetZ(z) ;
 303
 304   return newpos ;
 305 }
 306
 307 //____________________________________________________________________________
 308 void AliPHOSvFast::MakeRecParticle(Int_t modid, TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
 309 {
 310   // Modify the primary particle properties according
 311   //  1. the response function of PHOS
 312   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
 313
 314   Int_t type = MakeType( rp ) ;
 315   rp.SetType(type) ;
 316
 317
 318   // get the detected energy
 319
 320   TLorentzVector momentum ;
 321   rp.Momentum(momentum) ;
 322   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ;
 323   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
 324   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)
 325                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
 326
 327   // get the angle of incidence
 328
 329   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ;
 330   Double_t incidencephi   = ( 270 + GetGeometry()->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;
 331
 332   // get the detected direction
 333
 334   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ;
 335   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ;
 336
 337   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
 338
 339   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ;
 340
 341  }
 342
 343 //____________________________________________________________________________
 344 Int_t AliPHOSvFast::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
 345 {
 346   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
 347
 348   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
 349   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
 350   Int_t test ;
 351   Float_t ran ;
 352   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) )
 353     test = - 1 ;
 354   else
 355     test = rp.GetPdgCode() ;
 356
 357   Fatal("MakeType", "SHOULD NOT BE USED until values of probabilities are properly set ") ;
 358    // NB: ALL VALUES SHOULD BE CHECKED !!!!
 359   switch (test) {
 360
 361   case 22:    // it's a photon              // NB: ALL VALUES SHOLD BE CHECKED !!!!
 362     ran = fRan.Rndm() ;
 363     if( ran <= 0.9498 )
 364       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ;
 365     else
 366       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMFAST ;
 367     break ;
 368
 369   case 2112:  // it's a neutron
 370     ran = fRan.Rndm() ;
 371     if ( ran <= 0.9998 )
 372       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ;
 373     else
 374       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ;
 375     break ;
 376
 377   case -2112: // it's a anti-neutron
 378     ran = fRan.Rndm() ;
 379     if ( ran <= 0.9984 )
 380       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ;
 381     else
 382       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ;
 383     break ;
 384
 385   case 11:    // it's a electron
 386     ran = fRan.Rndm() ;
 387     if ( ran <= 0.9996 )
 388       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ;
 389     else
 390       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 391     break;
 392
 393   case -11:   // it's a positon
 394     ran = fRan.Rndm() ;
 395     if ( ran <= 0.9996 )
 396       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ;
 397     else
 398       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 399     break;
 400
 401   case -1:    // it's a charged
 402     ran = fRan.Rndm() ;
 403     if ( ran <= 0.9996 )
 404       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 405     else
 406       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ;
 407
 408     break ;
 409   }
 410
 411
 412   return rv ;
 413 }
 414
 415 //___________________________________________________________________________
 416 void AliPHOSvFast::ResetPoints()
 417 {
 418   // This overloads the method in AliDetector
 419
 420   ResetFastRecParticles() ;
 421 }
 422
 423 //___________________________________________________________________________
 424 void AliPHOSvFast::ResetFastRecParticles()
 425 {
 426   // Resets the list of virtual reconstructed particles
 427
 428   if (fFastRecParticles)
 429     fFastRecParticles->Clear() ;
 430   fNRecParticles = 0 ;
 431 }
 432
 433 //___________________________________________________________________________
 434 void AliPHOSvFast::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
 435 {
 436   // Set the size of the Box describing a PHOS module
 437
 438   switch (index) {
 439   case 0:
 440     fBigBoxX = value ;
 441     break ;
 442   case 1:
 443     fBigBoxY = value ;
 444     break ;
 445   case 2:
 446     fBigBoxZ = value ;
 447     break ;
 448  }
 449
 450 }
 451
 452 //____________________________________________________________________________
 453 Double_t AliPHOSvFast::SigmaE(Double_t energy)
 454 {
 455   // Calculates the energy dependent energy resolution
 456
 457   Double_t rv = -1 ;
 458
 459   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2)
 460                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2)
 461                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;
 462
 463   return rv * energy ;
 464 }
 465
 466 //____________________________________________________________________________
 467 Double_t AliPHOSvFast::SigmaP(Double_t energy, Double_t incidence)
 468 {
 469   // Calculates the energy dependent position resolution
 470
 471   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ;
 472   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ;
 473
 474   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm
 475 }
 476
 477 //____________________________________________________________________________
 478 void AliPHOSvFast::StepManager(void)
 479 {
 480   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking
 481
 482   TLorentzVector lv ;
 483   gMC->TrackPosition(lv) ;
 484   TVector3 pos = lv.Vect() ;
 485   Int_t modid  ;
 486   gMC->CurrentVolID(modid);
 487
 488   Float_t energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
 489
 490   //Calculating mass of current particle
 491   TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance() ;
 492   TParticlePDG * partPDG = pdg->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
 493   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
 494
 495   if(energy > mass){
 496     pos.SetMag(TMath::Sqrt(energy*energy-mass*mass)) ;
 497     TLorentzVector pTrack(pos, energy) ;
 498
 499     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
 500
 501     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
 502
 503     // Adds the response of PHOS to the particle
 504     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
 505
 506     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
 507
 508     AddRecParticle(rp) ;
 509
 510     part->Delete() ;
 511   }
 512   // stop the track as soon PHOS is reached
 513
 514   gMC->StopTrack() ;
 515
 516 }
 517