PHOS/AliPHOSvFast.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
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   6  *                                                                        *
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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 #include "TTree.h"
  33 #include "TGeometry.h"
  34 #include "TFile.h"
  35
  36 // --- Standard library ---
  37
  38 // --- AliRoot header files ---
  39 #include "AliPHOSFastRecParticle.h"
  40 #include "AliPHOSGeometry.h"
  41 #include "AliPHOSvFast.h"
  42 #include "AliPHOSGetter.h"
  43 #include "AliRun.h"
  44 #include "AliConst.h"
  45 #include "AliMC.h"
  46
  47 ClassImp(AliPHOSvFast)
  48
  49 //____________________________________________________________________________
  50 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast() : AliPHOS()
  51 {
  52   // default ctor : initialize data member
  53    fBigBoxX = 0. ;
  54    fBigBoxY = 0. ;
  55    fBigBoxZ = 0. ;
  56    fFastRecParticles = 0 ;
  57    fNRecParticles = 0 ;
  58    fRan = 0 ;
  59    fResPara1 = 0. ;
  60    fResPara2 = 0. ;
  61    fResPara3 = 0. ;
  62    fPosParaA0 = 0. ;
  63    fPosParaA1 = 0. ;
  64    fPosParaB0 = 0. ;
  65    fPosParaB1 = 0. ;
  66    fPosParaB2 = 0. ;
  67
  68 }
  69
  70 //____________________________________________________________________________
  71 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast(const char *name, const char *title):
  72   AliPHOS(name,title)
  73 {
  74   // ctor
  75
  76
  77   // create the Getter
  78   AliPHOSGetter::GetInstance(gDirectory->GetName(), 0) ;
  79
  80   SetBigBox(0, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(0) ) ;
  81   SetBigBox(1, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(3) + GetGeometry()->GetCPVBoxSize(1) ) ;
  82   SetBigBox(2, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(2) );
  83
  84   fNRecParticles = 0 ;
  85   fFastRecParticles = new AliPHOSFastRecParticle::FastRecParticlesList("AliPHOSFastRecParticle", 100) ;
  86
  87   fResPara1 = 0.030 ;    // GeV
  88   fResPara2 = 0.00003 ;
  89   fResPara3 = 0.00001 ;
  90
  91   fPosParaA0 = 2.87 ;    // mm
  92   fPosParaA1 = -0.0975 ;
  93   fPosParaB0 = 0.257 ;
  94   fPosParaB1 = 0.137 ;
  95   fPosParaB2 = 0.00619 ;
  96 }
  97
  98 //____________________________________________________________________________
  99 AliPHOSvFast::~AliPHOSvFast()
 100 {
 101   // dtor
 102
 103   fFastRecParticles->Delete() ;
 104   delete fFastRecParticles ;
 105   fFastRecParticles = 0 ;
 106
 107 }
 108
 109 //____________________________________________________________________________
 110 void AliPHOSvFast::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
 111 {
 112   // Add a virtually reconstructed particle to the list
 113
 114   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
 115   fNRecParticles++ ;
 116 }
 117
 118 //____________________________________________________________________________
 119 void AliPHOSvFast::BuildGeometry()
 120 {
 121   // Build the PHOS geometry for the ROOT display
 122    //BEGIN_HTML
 123   /*
 124     <H2>
 125      PHOS FAST in ALICE displayed by root
 126     </H2>
 127     <H4> All Views </H4>
 128     <P>
 129     <CENTER>
 130     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast All Views" SRC="../images/AliPHOSvFastAllViews.gif">
 131     </CENTER></P>
 132     <H4> Front View </H4>
 133     <P>
 134     <CENTER>
 135     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast Front View" SRC="../images/AliPHOSvFastFrontView.gif">
 136     </CENTER></P>
 137   */
 138   //END_HTML
 139
 140   const Int_t kColorPHOS = kRed ;
 141
 142   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 143
 144   new TBRIK( "BigBox", "PHOS box", "void", GetBigBox(0)/2,
 145              GetBigBox(1)/2,
 146              GetBigBox(2)/2 );
 147
 148   // position PHOS into ALICE
 149
 150   Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 151   Int_t number = 988 ;
 152   Float_t pphi =  TMath::ATan( GetBigBox(0)  / ( 2.0 * GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() ) ) ;
 153   pphi *= kRADDEG ;
 154   TNode * top = gAlice->GetGeometry()->GetNode("alice") ;
 155
 156   char * nodename = new char[20] ;
 157   char * rotname  = new char[20] ;
 158
 159   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 160    Float_t angle = pphi * 2 * ( i - GetGeometry()->GetNModules() / 2.0 - 0.5 ) ;
 161    sprintf(rotname, "%s%d", "rot", number++) ;
 162    new TRotMatrix(rotname, rotname, 90, angle, 90, 90 + angle, 0, 0);
 163    top->cd();
 164    sprintf(nodename,"%s%d", "Module", i) ;
 165    Float_t x =  r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 166    Float_t y = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 167    TNode * bigboxnode = new TNode(nodename, nodename, "BigBox", x, y, 0, rotname ) ;
 168    bigboxnode->SetLineColor(kColorPHOS) ;
 169    fNodes->Add(bigboxnode) ;
 170   }
 171   delete[] nodename ;
 172   delete[] rotname ;
 173 }
 174
 175 //____________________________________________________________________________
 176 void AliPHOSvFast::CreateGeometry()
 177 {
 178   // Create the geometry for GEANT
 179
 180   AliPHOSvFast *phostmp = (AliPHOSvFast*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
 181
 182   if ( phostmp == NULL ) {
 183
 184     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
 185     return ;
 186
 187   }
 188
 189   // Get pointer to the array containing media indeces
 190   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
 191
 192   Float_t bigbox[3] ;
 193   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
 194   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
 195   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
 196
 197   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
 198
 199   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
 200
 201   Int_t idrotm[99] ;
 202   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
 203
 204   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 205
 206     Float_t angle = GetGeometry()->GetPHOSAngle(i) ;
 207     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
 208
 209     Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 210
 211     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 212     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 213     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
 214
 215   } // for GetNModules
 216
 217 }
 218
 219
 220 //____________________________________________________________________________
 221 void AliPHOSvFast::Init(void)
 222 {
 223   // Prints out an information message
 224
 225   Int_t i;
 226
 227   printf("\n");
 228   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 229   printf(" FAST PHOS_INIT ");
 230   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 231   printf("\n");
 232
 233   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
 234
 235   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
 236   printf("\n");
 237
 238 }
 239
 240 //___________________________________________________________________________
 241 Float_t AliPHOSvFast::GetBigBox(Int_t index) const
 242 {
 243   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
 244
 245   Float_t rv = 0 ;
 246
 247   switch (index) {
 248   case 0:
 249     rv = fBigBoxX ;
 250     break ;
 251   case 1:
 252      rv = fBigBoxY ;
 253     break ;
 254   case 2:
 255      rv = fBigBoxZ ;
 256     break ;
 257  }
 258   return rv ;
 259 }
 260
 261 //___________________________________________________________________________
 262 void AliPHOSvFast::MakeBranch(Option_t* opt, const char *file)
 263 {
 264   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
 265
 266   AliDetector::MakeBranch(opt,file) ;
 267
 268   char branchname[10];
 269   sprintf(branchname,"%s",GetName());
 270   const char *cd = strstr(opt,"R");
 271
 272   if (fFastRecParticles && gAlice->TreeR() && cd) {
 273     MakeBranchInTree(gAlice->TreeR(),
 274                      branchname, &fFastRecParticles, fBufferSize, file);
 275   }
 276 }
 277
 278 //____________________________________________________________________________
 279 Double_t AliPHOSvFast::MakeEnergy(const Double_t energy)
 280 {
 281   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
 282   // A gaussian distribution is assumed
 283
 284   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ;
 285   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;
 286 }
 287
 288 //____________________________________________________________________________
 289 TVector3 AliPHOSvFast::MakePosition(const Double_t energy, const TVector3 pos, const Double_t theta, const Double_t phi)
 290 {
 291   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
 292   // A gaussian position distribution is assumed
 293
 294   TVector3 newpos ;
 295   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
 296   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
 297   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
 298   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
 299   Double_t y = pos.Y() ;
 300
 301   newpos.SetX(x) ;
 302   newpos.SetY(y) ;
 303   newpos.SetZ(z) ;
 304
 305   return newpos ;
 306 }
 307
 308 //____________________________________________________________________________
 309 void AliPHOSvFast::MakeRecParticle(const Int_t modid, const TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
 310 {
 311   // Modify the primary particle properties according
 312   //  1. the response function of PHOS
 313   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
 314
 315   Int_t type = MakeType( rp ) ;
 316   rp.SetType(type) ;
 317
 318
 319   // get the detected energy
 320
 321   TLorentzVector momentum ;
 322   rp.Momentum(momentum) ;
 323   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ;
 324   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
 325   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)
 326                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
 327
 328   // get the angle of incidence
 329
 330   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ;
 331   Double_t incidencephi   = ( 270 + GetGeometry()->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;
 332
 333   // get the detected direction
 334
 335   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ;
 336   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ;
 337
 338   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
 339
 340   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ;
 341
 342  }
 343
 344 //____________________________________________________________________________
 345 Int_t AliPHOSvFast::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
 346 {
 347   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
 348
 349   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
 350   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
 351   Int_t test ;
 352   Float_t ran ;
 353   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) )
 354     test = - 1 ;
 355   else
 356     test = rp.GetPdgCode() ;
 357
 358   cout << " SHOULD NOT BE USED until values of probabilities are properly set " << endl ;
 359   assert(1==0) ;    // NB: ALL VALUES SHOLD BE CHECKED !!!!
 360   switch (test) {
 361
 362   case 22:    // it's a photon              // NB: ALL VALUES SHOLD BE CHECKED !!!!
 363     ran = fRan.Rndm() ;
 364     if( ran <= 0.9498 )
 365       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ;
 366     else
 367       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMFAST ;
 368     break ;
 369
 370   case 2112:  // it's a neutron
 371     ran = fRan.Rndm() ;
 372     if ( ran <= 0.9998 )
 373       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ;
 374     else
 375       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ;
 376     break ;
 377
 378   case -2112: // it's a anti-neutron
 379     ran = fRan.Rndm() ;
 380     if ( ran <= 0.9984 )
 381       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ;
 382     else
 383       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ;
 384     break ;
 385
 386   case 11:    // it's a electron
 387     ran = fRan.Rndm() ;
 388     if ( ran <= 0.9996 )
 389       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ;
 390     else
 391       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 392     break;
 393
 394   case -11:   // it's a positon
 395     ran = fRan.Rndm() ;
 396     if ( ran <= 0.9996 )
 397       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ;
 398     else
 399       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 400     break;
 401
 402   case -1:    // it's a charged
 403     ran = fRan.Rndm() ;
 404     if ( ran <= 0.9996 )
 405       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 406     else
 407       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ;
 408
 409     break ;
 410   }
 411
 412
 413   return rv ;
 414 }
 415
 416 //___________________________________________________________________________
 417 void AliPHOSvFast::ResetPoints()
 418 {
 419   // This overloads the method in AliDetector
 420
 421   ResetFastRecParticles() ;
 422 }
 423
 424 //___________________________________________________________________________
 425 void AliPHOSvFast::ResetFastRecParticles()
 426 {
 427   // Resets the list of virtual reconstructed particles
 428
 429   if (fFastRecParticles)
 430     fFastRecParticles->Clear() ;
 431   fNRecParticles = 0 ;
 432 }
 433
 434 //___________________________________________________________________________
 435 void AliPHOSvFast::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
 436 {
 437   // Set the size of the Box describing a PHOS module
 438
 439   switch (index) {
 440   case 0:
 441     fBigBoxX = value ;
 442     break ;
 443   case 1:
 444     fBigBoxY = value ;
 445     break ;
 446   case 2:
 447     fBigBoxZ = value ;
 448     break ;
 449  }
 450
 451 }
 452
 453 //____________________________________________________________________________
 454 Double_t AliPHOSvFast::SigmaE(Double_t energy)
 455 {
 456   // Calculates the energy dependent energy resolution
 457
 458   Double_t rv = -1 ;
 459
 460   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2)
 461                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2)
 462                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;
 463
 464   return rv * energy ;
 465 }
 466
 467 //____________________________________________________________________________
 468 Double_t AliPHOSvFast::SigmaP(Double_t energy, Double_t incidence)
 469 {
 470   // Calculates the energy dependent position resolution
 471
 472   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ;
 473   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ;
 474
 475   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm
 476 }
 477
 478 //____________________________________________________________________________
 479 void AliPHOSvFast::StepManager(void)
 480 {
 481   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking
 482
 483   Int_t primary =  gAlice->GetPrimary( gAlice->CurrentTrack() );
 484
 485   TLorentzVector lv ;
 486   gMC->TrackPosition(lv) ;
 487   TVector3 pos = lv.Vect() ;
 488   Int_t modid  ;
 489   gMC->CurrentVolID(modid);
 490
 491   Float_t energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
 492
 493   //Calculating mass of current particle
 494   TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance() ;
 495   TParticlePDG * partPDG = pdg->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
 496   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
 497
 498   if(energy > mass){
 499     pos.SetMag(TMath::Sqrt(energy*energy-mass*mass)) ;
 500     TLorentzVector pTrack(pos, energy) ;
 501
 502     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
 503
 504     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
 505     rp.SetPrimary(primary) ;
 506
 507     // Adds the response of PHOS to the particle
 508     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
 509
 510     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
 511
 512     AddRecParticle(rp) ;
 513
 514     part->Delete() ;
 515   }
 516   // stop the track as soon PHOS is reached
 517
 518   gMC->StopTrack() ;
 519
 520 }
 521