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  *                                                                        *
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   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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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   TVirtualMC::GetMC()->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     TVirtualMC::GetMC()->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   TVirtualMC::GetMC()->TrackPosition(lv) ;
 426   TVector3 pos = lv.Vect() ;
 427   Int_t modid  ;
 428   TVirtualMC::GetMC()->CurrentVolID(modid);
 429
 430   Float_t energy = TVirtualMC::GetMC()->Etot() ; //Total energy of current track
 431
 432   //Calculating mass of current particle
 433   TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance() ;
 434   TParticlePDG * partPDG = pdg->GetParticle(TVirtualMC::GetMC()->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(TVirtualMC::GetMC()->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   TVirtualMC::GetMC()->StopTrack() ;
 457
 458 }
 459