PHOS/AliPHOSvFast.cxx

   1   /**************************************************************************
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   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  */
  22
  23 //_________________________________________________________________________
  24 // Implementation of the PHOS manager class for fast simulations
  25 // Tracks particles until the reach a grossly designed PHOS module
  26 // Modify the particles property (momentum, energy, type) according to
  27 //  the PHOS response function. The result is called a virtual reconstructed
  28 //  particle.
  29 //
  30 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH)
  31
  32 // --- ROOT system ---
  33
  34 #include <TBRIK.h>
  35 #include <TGeometry.h>
  36 #include <TNode.h>
  37 #include <TParticle.h>
  38 #include "TClonesArray.h"
  39 #include <TVirtualMC.h>
  40
  41 // --- Standard library ---
  42
  43 // --- AliRoot header files ---
  44 #include "AliPHOSFastRecParticle.h"
  45 #include "AliPHOSGeometry.h"
  46 #include "AliPHOSLoader.h"
  47 #include "AliPHOSvFast.h"
  48 #include "AliRun.h"
  49
  50 ClassImp(AliPHOSvFast)
  51
  52 //____________________________________________________________________________
  53 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast() : AliPHOS()
  54 {
  55   // default ctor : initialize data member
  56    fBigBoxX = 0. ;
  57    fBigBoxY = 0. ;
  58    fBigBoxZ = 0. ;
  59    fFastRecParticles = 0 ;
  60    fNRecParticles = 0 ;
  61    fRan = 0 ;
  62    fResPara1 = 0. ;
  63    fResPara2 = 0. ;
  64    fResPara3 = 0. ;
  65    fPosParaA0 = 0. ;
  66    fPosParaA1 = 0. ;
  67    fPosParaB0 = 0. ;
  68    fPosParaB1 = 0. ;
  69    fPosParaB2 = 0. ;
  70
  71 }
  72
  73 //____________________________________________________________________________
  74 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast(const char *name, const char *title):
  75   AliPHOS(name,title)
  76 {
  77   // ctor
  78
  79
  80   // create the Loader
  81
  82   SetBigBox(0, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(0) ) ;
  83   SetBigBox(1, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(3) + GetGeometry()->GetCPVBoxSize(1) ) ;
  84   SetBigBox(2, GetGeometry()->GetOuterBoxSize(2) );
  85
  86   fNRecParticles = 0 ;
  87   fFastRecParticles = new AliPHOSFastRecParticle::FastRecParticlesList("AliPHOSFastRecParticle", 100) ;
  88
  89   fResPara1 = 0.030 ;    // GeV
  90   fResPara2 = 0.00003 ;
  91   fResPara3 = 0.00001 ;
  92
  93   fPosParaA0 = 2.87 ;    // mm
  94   fPosParaA1 = -0.0975 ;
  95   fPosParaB0 = 0.257 ;
  96   fPosParaB1 = 0.137 ;
  97   fPosParaB2 = 0.00619 ;
  98 }
  99
 100 //____________________________________________________________________________
 101 AliPHOSvFast::~AliPHOSvFast()
 102 {
 103   // dtor
 104
 105   fFastRecParticles->Delete() ;
 106   delete fFastRecParticles ;
 107   fFastRecParticles = 0 ;
 108
 109 }
 110
 111 //____________________________________________________________________________
 112 void AliPHOSvFast::Copy(TObject & base)const
 113 {
 114   TObject::Copy(base) ;
 115   AliPHOS::Copy(base) ;
 116   AliPHOSvFast &fast = static_cast<AliPHOSvFast &>(base);
 117   fast.fBigBoxX = fBigBoxX ;
 118   fast.fBigBoxY = fBigBoxY ;
 119   fast.fBigBoxZ = fBigBoxZ ;
 120   fast.fNRecParticles = fNRecParticles ;
 121   fast.fRan = fRan ;
 122   fast.fResPara1 = fResPara1 ;
 123   fast.fResPara2 = fResPara2 ;
 124   fast.fResPara3 = fResPara3 ;
 125   fast.fPosParaA0 = fPosParaA0 ;
 126   fast.fPosParaA1 = fPosParaA1 ;
 127   fast.fPosParaB0 = fPosParaB0 ;
 128   fast.fPosParaB1 = fPosParaB1 ;
 129   fast.fFastRecParticles = new TClonesArray(fFastRecParticles->GetClass()->GetName(), 100) ;
 130   Int_t index ;
 131   for (index = 0 ; index < fFastRecParticles->GetEntries(); index++)
 132     (fast.fFastRecParticles)->AddAt(fFastRecParticles->At(index), index) ;
 133 }
 134
 135 //____________________________________________________________________________
 136 void AliPHOSvFast::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
 137 {
 138   // Add a virtually reconstructed particle to the list
 139
 140   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
 141   fNRecParticles++ ;
 142 }
 143
 144 //____________________________________________________________________________
 145 void AliPHOSvFast::BuildGeometry()
 146 {
 147   // Build the PHOS geometry for the ROOT display
 148    //BEGIN_HTML
 149   /*
 150     <H2>
 151      PHOS FAST in ALICE displayed by root
 152     </H2>
 153     <H4> All Views </H4>
 154     <P>
 155     <CENTER>
 156     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast All Views" SRC="../images/AliPHOSvFastAllViews.gif">
 157     </CENTER></P>
 158     <H4> Front View </H4>
 159     <P>
 160     <CENTER>
 161     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast Front View" SRC="../images/AliPHOSvFastFrontView.gif">
 162     </CENTER></P>
 163   */
 164   //END_HTML
 165
 166   const Int_t kColorPHOS = kRed ;
 167
 168   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
 169
 170   new TBRIK( "BigBox", "PHOS box", "void", GetBigBox(0)/2,
 171              GetBigBox(1)/2,
 172              GetBigBox(2)/2 );
 173
 174   // position PHOS into ALICE
 175
 176   Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 177   Int_t number = 988 ;
 178   Float_t pphi =  TMath::ATan( GetBigBox(0)  / ( 2.0 * GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() ) ) ;
 179   pphi *= kRADDEG ;
 180   TNode * top = gAlice->GetGeometry()->GetNode("alice") ;
 181
 182   char * nodename = new char[20] ;
 183   char * rotname  = new char[20] ;
 184
 185   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 186    Float_t angle = pphi * 2 * ( i - GetGeometry()->GetNModules() / 2.0 - 0.5 ) ;
 187    sprintf(rotname, "%s%d", "rot", number++) ;
 188    new TRotMatrix(rotname, rotname, 90, angle, 90, 90 + angle, 0, 0);
 189    top->cd();
 190    sprintf(nodename,"%s%d", "Module", i) ;
 191    Float_t x =  r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 192    Float_t y = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 193    TNode * bigboxnode = new TNode(nodename, nodename, "BigBox", x, y, 0, rotname ) ;
 194    bigboxnode->SetLineColor(kColorPHOS) ;
 195    fNodes->Add(bigboxnode) ;
 196   }
 197   delete[] nodename ;
 198   delete[] rotname ;
 199 }
 200
 201 //____________________________________________________________________________
 202 void AliPHOSvFast::CreateGeometry()
 203 {
 204   // Create the geometry for GEANT
 205
 206   AliPHOSvFast *phostmp = (AliPHOSvFast*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
 207
 208   if ( phostmp == NULL ) {
 209
 210     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
 211     return ;
 212
 213   }
 214
 215   // Get pointer to the array containing media indeces
 216   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
 217
 218   Float_t bigbox[3] ;
 219   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
 220   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
 221   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
 222
 223   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
 224
 225   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
 226
 227   Int_t idrotm[99] ;
 228   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
 229
 230   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
 231
 232     Float_t angle = GetGeometry()->GetPHOSAngle(i) ;
 233     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
 234
 235     Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
 236
 237     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
 238     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
 239     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
 240
 241   } // for GetNModules
 242
 243 }
 244
 245
 246 //____________________________________________________________________________
 247 void AliPHOSvFast::Init(void)
 248 {
 249   // Prints out an information message
 250
 251   Int_t i;
 252
 253   printf("\n");
 254   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 255   printf(" FAST PHOS_INIT ");
 256   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
 257   printf("\n");
 258
 259   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
 260
 261   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
 262   printf("\n");
 263
 264 }
 265
 266 //___________________________________________________________________________
 267 Float_t AliPHOSvFast::GetBigBox(Int_t index) const
 268 {
 269   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
 270
 271   Float_t rv = 0 ;
 272
 273   switch (index) {
 274   case 0:
 275     rv = fBigBoxX ;
 276     break ;
 277   case 1:
 278      rv = fBigBoxY ;
 279     break ;
 280   case 2:
 281      rv = fBigBoxZ ;
 282     break ;
 283  }
 284   return rv ;
 285 }
 286 //___________________________________________________________________________
 287
 288 void AliPHOSvFast::MakeBranch(Option_t* opt)
 289 {
 290   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
 291   AliDetector::MakeBranch(opt);
 292   const char *cd = strstr(opt,"R");
 293
 294   if (fFastRecParticles && fLoader->TreeR() && cd) {
 295     MakeBranchInTree(fLoader->TreeR(), GetName(), &fFastRecParticles, fBufferSize, 0);
 296   }
 297 }
 298 //____________________________________________________________________________
 299
 300 Double_t AliPHOSvFast::MakeEnergy(Double_t energy)
 301 {
 302   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
 303   // A gaussian distribution is assumed
 304
 305   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ;
 306   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;
 307 }
 308 //____________________________________________________________________________
 309
 310 TVector3 AliPHOSvFast::MakePosition(Double_t energy, TVector3 pos, Double_t theta, Double_t phi)
 311 {
 312   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
 313   // A gaussian position distribution is assumed
 314
 315   TVector3 newpos ;
 316   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
 317   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
 318   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
 319   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
 320   Double_t y = pos.Y() ;
 321
 322   newpos.SetX(x) ;
 323   newpos.SetY(y) ;
 324   newpos.SetZ(z) ;
 325
 326   return newpos ;
 327 }
 328
 329 //____________________________________________________________________________
 330 void AliPHOSvFast::MakeRecParticle(Int_t modid, TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
 331 {
 332   // Modify the primary particle properties according
 333   //  1. the response function of PHOS
 334   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
 335
 336   Int_t type = MakeType( rp ) ;
 337   rp.SetType(type) ;
 338
 339
 340   // get the detected energy
 341
 342   TLorentzVector momentum ;
 343   rp.Momentum(momentum) ;
 344   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ;
 345   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
 346   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)
 347                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
 348
 349   // get the angle of incidence
 350
 351   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ;
 352   Double_t incidencephi   = ( 270 + GetGeometry()->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;
 353
 354   // get the detected direction
 355
 356   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ;
 357   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ;
 358
 359   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
 360
 361   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ;
 362
 363  }
 364
 365 //____________________________________________________________________________
 366 Int_t AliPHOSvFast::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
 367 {
 368   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
 369
 370   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
 371   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
 372   Int_t test ;
 373   Float_t ran ;
 374   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) )
 375     test = - 1 ;
 376   else
 377     test = rp.GetPdgCode() ;
 378
 379   Fatal("MakeType", "SHOULD NOT BE USED until values of probabilities are properly set ") ;
 380    // NB: ALL VALUES SHOULD BE CHECKED !!!!
 381   switch (test) {
 382
 383   case 22:    // it's a photon              // NB: ALL VALUES SHOLD BE CHECKED !!!!
 384     ran = fRan.Rndm() ;
 385     if( ran <= 0.9498 )
 386       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ;
 387     else
 388       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMFAST ;
 389     break ;
 390
 391   case 2112:  // it's a neutron
 392     ran = fRan.Rndm() ;
 393     if ( ran <= 0.9998 )
 394       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ;
 395     else
 396       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ;
 397     break ;
 398
 399   case -2112: // it's a anti-neutron
 400     ran = fRan.Rndm() ;
 401     if ( ran <= 0.9984 )
 402       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ;
 403     else
 404       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ;
 405     break ;
 406
 407   case 11:    // it's a electron
 408     ran = fRan.Rndm() ;
 409     if ( ran <= 0.9996 )
 410       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ;
 411     else
 412       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 413     break;
 414
 415   case -11:   // it's a positon
 416     ran = fRan.Rndm() ;
 417     if ( ran <= 0.9996 )
 418       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ;
 419     else
 420       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 421     break;
 422
 423   case -1:    // it's a charged
 424     ran = fRan.Rndm() ;
 425     if ( ran <= 0.9996 )
 426       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ;
 427     else
 428       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ;
 429
 430     break ;
 431   }
 432
 433
 434   return rv ;
 435 }
 436
 437 //___________________________________________________________________________
 438 void AliPHOSvFast::ResetPoints()
 439 {
 440   // This overloads the method in AliDetector
 441
 442   ResetFastRecParticles() ;
 443 }
 444
 445 //___________________________________________________________________________
 446 void AliPHOSvFast::ResetFastRecParticles()
 447 {
 448   // Resets the list of virtual reconstructed particles
 449
 450   if (fFastRecParticles)
 451     fFastRecParticles->Clear() ;
 452   fNRecParticles = 0 ;
 453 }
 454
 455 //___________________________________________________________________________
 456 void AliPHOSvFast::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
 457 {
 458   // Set the size of the Box describing a PHOS module
 459
 460   switch (index) {
 461   case 0:
 462     fBigBoxX = value ;
 463     break ;
 464   case 1:
 465     fBigBoxY = value ;
 466     break ;
 467   case 2:
 468     fBigBoxZ = value ;
 469     break ;
 470  }
 471
 472 }
 473
 474 //____________________________________________________________________________
 475 Double_t AliPHOSvFast::SigmaE(Double_t energy)
 476 {
 477   // Calculates the energy dependent energy resolution
 478
 479   Double_t rv = -1 ;
 480
 481   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2)
 482                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2)
 483                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;
 484
 485   return rv * energy ;
 486 }
 487
 488 //____________________________________________________________________________
 489 Double_t AliPHOSvFast::SigmaP(Double_t energy, Double_t incidence)
 490 {
 491   // Calculates the energy dependent position resolution
 492
 493   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ;
 494   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ;
 495
 496   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm
 497 }
 498
 499 //____________________________________________________________________________
 500 void AliPHOSvFast::StepManager(void)
 501 {
 502   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking
 503
 504   TLorentzVector lv ;
 505   gMC->TrackPosition(lv) ;
 506   TVector3 pos = lv.Vect() ;
 507   Int_t modid  ;
 508   gMC->CurrentVolID(modid);
 509
 510   Float_t energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
 511
 512   //Calculating mass of current particle
 513   TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance() ;
 514   TParticlePDG * partPDG = pdg->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
 515   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
 516
 517   if(energy > mass){
 518     pos.SetMag(TMath::Sqrt(energy*energy-mass*mass)) ;
 519     TLorentzVector pTrack(pos, energy) ;
 520
 521     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
 522
 523     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
 524
 525     // Adds the response of PHOS to the particle
 526     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
 527
 528     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
 529
 530     AddRecParticle(rp) ;
 531
 532     part->Delete() ;
 533   }
 534   // stop the track as soon PHOS is reached
 535
 536   gMC->StopTrack() ;
 537
 538 }
 539