A lot of mods to put PHOS in the official TFolder/TTask structure
[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   *
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 //_________________________________________________________________________
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 #include <stdio.h>
39
40 // --- AliRoot header files ---
41 #include "AliPHOSFastRecParticle.h"
42 #include "AliPHOSGeometry.h"
43 #include "AliPHOSvFast.h"
44 #include "AliPHOSGetter.h"
45 #include "AliRun.h"
46 #include "AliConst.h"
47 #include "AliMC.h"
48
49 ClassImp(AliPHOSvFast)
50
51 //____________________________________________________________________________
52 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast() : AliPHOS()
53 {
54   // default ctor : initialize data member
55    fBigBoxX = 0. ;                      
56    fBigBoxY = 0. ;                      
57    fBigBoxZ = 0. ;                       
58    fFastRecParticles = 0 ;        
59    fNRecParticles = 0 ;                
60    fRan = 0 ;                            
61    fResPara1 = 0. ;                       
62    fResPara2 = 0. ;                        
63    fResPara3 = 0. ;                      
64    fPosParaA0 = 0. ;                      
65    fPosParaA1 = 0. ;
66    fPosParaB0 = 0. ;     
67    fPosParaB1 = 0. ;    
68    fPosParaB2 = 0. ;    
69
70 }
71
72 //____________________________________________________________________________
73 AliPHOSvFast::AliPHOSvFast(const char *name, const char *title):
74   AliPHOS(name,title)
75 {
76   // ctor
77
78   
79   // create the Getter 
80   AliPHOSGetter::GetInstance(gDirectory->GetName(), 0) ; 
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::AddRecParticle(const AliPHOSFastRecParticle & rp)
113 {  
114   // Add a virtually reconstructed particle to the list 
115
116   new( (*fFastRecParticles)[fNRecParticles] ) AliPHOSFastRecParticle(rp) ;
117   fNRecParticles++ ; 
118 }
119
120 //____________________________________________________________________________
121 void AliPHOSvFast::BuildGeometry()
122 {
123   // Build the PHOS geometry for the ROOT display
124    //BEGIN_HTML
125   /*
126     <H2>
127      PHOS FAST in ALICE displayed by root
128     </H2>
129     <H4> All Views </H4>
130     <P>
131     <CENTER>
132     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast All Views" SRC="../images/AliPHOSvFastAllViews.gif"> 
133     </CENTER></P>
134     <H4> Front View </H4>
135     <P>
136     <CENTER>
137     <IMG Align=BOTTOM ALT="Fast Front View" SRC="../images/AliPHOSvFastFrontView.gif"> 
138     </CENTER></P>
139   */
140   //END_HTML  
141  
142   const Int_t kColorPHOS = kRed ;
143   
144   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
145   
146   new TBRIK( "BigBox", "PHOS box", "void", GetBigBox(0)/2, 
147              GetBigBox(1)/2, 
148              GetBigBox(2)/2 );
149   
150   // position PHOS into ALICE
151
152   Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
153   Int_t number = 988 ; 
154   Float_t pphi =  TMath::ATan( GetBigBox(0)  / ( 2.0 * GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() ) ) ;
155   pphi *= kRADDEG ;
156   TNode * top = gAlice->GetGeometry()->GetNode("alice") ;
157  
158   char * nodename = new char[20] ;  
159   char * rotname  = new char[20] ; 
160
161   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) { 
162    Float_t angle = pphi * 2 * ( i - GetGeometry()->GetNModules() / 2.0 - 0.5 ) ;
163    sprintf(rotname, "%s%d", "rot", number++) ;
164    new TRotMatrix(rotname, rotname, 90, angle, 90, 90 + angle, 0, 0);
165    top->cd();
166    sprintf(nodename,"%s%d", "Module", i) ;    
167    Float_t x =  r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
168    Float_t y = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
169    TNode * bigboxnode = new TNode(nodename, nodename, "BigBox", x, y, 0, rotname ) ;
170    bigboxnode->SetLineColor(kColorPHOS) ;
171    fNodes->Add(bigboxnode) ;
172   }
173   delete[] nodename ; 
174   delete[] rotname ; 
175 }
176
177 //____________________________________________________________________________
178 void AliPHOSvFast::CreateGeometry()
179 {
180   // Create the geometry for GEANT
181   
182   AliPHOSvFast *phostmp = (AliPHOSvFast*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
183   
184   if ( phostmp == NULL ) {
185     
186     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
187     return ;
188     
189   }
190
191   // Get pointer to the array containing media indeces
192   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
193   
194   Float_t bigbox[3] ; 
195   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
196   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
197   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
198   
199   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
200   
201   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
202   
203   Int_t idrotm[99] ;
204   Double_t const kRADDEG = 180.0 / kPI ;
205   
206   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
207     
208     Float_t angle = GetGeometry()->GetPHOSAngle(i) ;
209     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
210  
211     Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
212
213     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
214     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
215     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
216  
217   } // for GetNModules
218
219 }
220
221
222 //____________________________________________________________________________
223 void AliPHOSvFast::Init(void)
224 {
225   // Prints out an information message
226   
227   Int_t i;
228
229   printf("\n");
230   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
231   printf(" FAST PHOS_INIT ");
232   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
233   printf("\n");
234
235   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
236
237   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
238   printf("\n");
239   
240 }
241
242 //___________________________________________________________________________
243 Float_t AliPHOSvFast::GetBigBox(Int_t index) const
244 {
245   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
246   
247   Float_t rv = 0 ; 
248
249   switch (index) {
250   case 0:
251     rv = fBigBoxX ; 
252     break ; 
253   case 1:
254      rv = fBigBoxY ; 
255     break ; 
256   case 2:
257      rv = fBigBoxZ ; 
258     break ; 
259  }
260   return rv ; 
261 }
262
263 //___________________________________________________________________________
264 void AliPHOSvFast::MakeBranch(Option_t* opt, const char *file)
265 {  
266   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
267  
268   AliDetector::MakeBranch(opt,file) ;
269   
270   char branchname[10];
271   sprintf(branchname,"%s",GetName());
272   const char *cd = strstr(opt,"R");
273   
274   if (fFastRecParticles && gAlice->TreeR() && cd) {
275     MakeBranchInTree(gAlice->TreeR(), 
276                      branchname, &fFastRecParticles, fBufferSize, file);
277   }
278 }
279
280 //____________________________________________________________________________
281 Double_t AliPHOSvFast::MakeEnergy(const Double_t energy)
282 {  
283   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
284   // A gaussian distribution is assumed
285
286   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ; 
287   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;   
288 }
289
290 //____________________________________________________________________________
291 TVector3 AliPHOSvFast::MakePosition(const Double_t energy, const TVector3 pos, const Double_t theta, const Double_t phi)
292 {
293   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
294   // A gaussian position distribution is assumed
295
296   TVector3 newpos ;
297   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
298   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
299   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
300   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
301   Double_t y = pos.Y() ; 
302   
303   newpos.SetX(x) ; 
304   newpos.SetY(y) ; 
305   newpos.SetZ(z) ; 
306               
307   return newpos ; 
308 }
309
310 //____________________________________________________________________________
311 void AliPHOSvFast::MakeRecParticle(const Int_t modid, const TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
312 {
313   // Modify the primary particle properties according
314   //  1. the response function of PHOS
315   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
316   
317   Int_t type = MakeType( rp ) ;
318   rp.SetType(type) ;
319
320   
321   // get the detected energy
322
323   TLorentzVector momentum ;  
324   rp.Momentum(momentum) ; 
325   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ; 
326   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
327   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)  
328                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
329  
330   // get the angle of incidence 
331   
332   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ; 
333   Double_t incidencephi   = ( 270 + GetGeometry()->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;   
334
335   // get the detected direction
336   
337   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ; 
338   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ; 
339
340   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
341
342   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ; 
343
344  }
345
346 //____________________________________________________________________________
347 Int_t AliPHOSvFast::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
348 {
349   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
350
351   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
352   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
353   Int_t test ; 
354   Float_t ran ; 
355   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) ) 
356     test = - 1 ;
357   else
358     test = rp.GetPdgCode() ; 
359
360   cout << " SHOULD NOT BE USED until values of probabilities are properly set " << endl ;
361   assert(1==0) ;    // NB: ALL VALUES SHOLD BE CHECKED !!!!
362   switch (test) { 
363
364   case 22:    // it's a photon              // NB: ALL VALUES SHOLD BE CHECKED !!!!
365     ran = fRan.Rndm() ; 
366     if( ran <= 0.9498 )
367       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ; 
368     else
369       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMFAST ;     
370     break ; 
371
372   case 2112:  // it's a neutron
373     ran = fRan.Rndm() ; 
374     if ( ran <= 0.9998 )
375       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ; 
376     else 
377       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ; 
378     break ; 
379     
380   case -2112: // it's a anti-neutron
381     ran = fRan.Rndm() ; 
382     if ( ran <= 0.9984 )
383       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ; 
384     else 
385       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ; 
386     break ; 
387     
388   case 11:    // it's a electron
389     ran = fRan.Rndm() ; 
390     if ( ran <= 0.9996 )
391       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ; 
392     else 
393       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ; 
394     break; 
395
396   case -11:   // it's a positon
397     ran = fRan.Rndm() ; 
398     if ( ran <= 0.9996 )
399       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ; 
400     else 
401       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ; 
402     break; 
403
404   case -1:    // it's a charged
405     ran = fRan.Rndm() ; 
406     if ( ran <= 0.9996 )
407       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ; 
408     else 
409       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ; 
410
411     break ; 
412   }
413     
414   
415   return rv ;
416 }
417
418 //___________________________________________________________________________
419 void AliPHOSvFast::ResetPoints()
420 {
421   // This overloads the method in AliDetector
422   
423   ResetFastRecParticles() ; 
424 }
425
426 //___________________________________________________________________________
427 void AliPHOSvFast::ResetFastRecParticles()
428 {
429   // Resets the list of virtual reconstructed particles
430  
431   if (fFastRecParticles) 
432     fFastRecParticles->Clear() ;
433   fNRecParticles = 0 ; 
434 }
435
436 //___________________________________________________________________________
437 void AliPHOSvFast::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
438 {
439   // Set the size of the Box describing a PHOS module
440   
441   switch (index) {
442   case 0:
443     fBigBoxX = value ; 
444     break ; 
445   case 1:
446     fBigBoxY = value ; 
447     break ; 
448   case 2:
449     fBigBoxZ = value ; 
450     break ; 
451  }
452
453 }
454
455 //____________________________________________________________________________
456 Double_t AliPHOSvFast::SigmaE(Double_t energy)
457 {
458   // Calculates the energy dependent energy resolution
459   
460   Double_t rv = -1 ; 
461   
462   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2) 
463                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2) 
464                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;  
465
466   return rv * energy ; 
467 }
468
469 //____________________________________________________________________________
470 Double_t AliPHOSvFast::SigmaP(Double_t energy, Double_t incidence)
471 {
472   // Calculates the energy dependent position resolution 
473
474   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ; 
475   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ; 
476
477   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm  
478 }
479
480 //____________________________________________________________________________
481 void AliPHOSvFast::StepManager(void)
482 {
483   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking 
484
485   Int_t primary =  gAlice->GetPrimary( gAlice->CurrentTrack() ); 
486
487   TLorentzVector lv ; 
488   gMC->TrackPosition(lv) ;
489   TVector3 pos = lv.Vect() ; 
490   Int_t modid  ; 
491   gMC->CurrentVolID(modid);
492   
493   Float_t energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
494
495   //Calculating mass of current particle
496   TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance() ;
497   TParticlePDG * partPDG = pdg->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
498   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
499
500   if(energy > mass){
501     pos.SetMag(TMath::Sqrt(energy*energy-mass*mass)) ;
502     TLorentzVector pTrack(pos, energy) ;  
503
504     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
505         
506     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
507     rp.SetPrimary(primary) ; 
508
509     // Adds the response of PHOS to the particle
510     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
511     
512     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
513   
514     AddRecParticle(rp) ;
515
516     part->Delete() ;
517   }
518   // stop the track as soon PHOS is reached
519   
520   gMC->StopTrack() ; 
521
522 }
523