Several changes:
[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 /* 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::CreateGeometry()
124 {
125   // Create the geometry for GEANT
126   
127   AliPHOSvFast *phostmp = (AliPHOSvFast*)gAlice->GetModule("PHOS") ;
128   
129   if ( phostmp == NULL ) {
130     
131     fprintf(stderr, "PHOS detector not found!\n") ;
132     return ;
133     
134   }
135
136   // Get pointer to the array containing media indeces
137   Int_t *idtmed = fIdtmed->GetArray() - 699 ;
138   
139   Float_t bigbox[3] ; 
140   bigbox[0] =   GetBigBox(0) / 2.0 ;
141   bigbox[1] =   GetBigBox(1) / 2.0 ;
142   bigbox[2] =   GetBigBox(2) / 2.0 ;
143   
144   gMC->Gsvolu("PHOS", "BOX ", idtmed[798], bigbox, 3) ;
145   
146   // --- Position  PHOS mdules in ALICE setup ---
147   
148   Int_t idrotm[99] ;
149   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
150   
151   for( Int_t i = 1; i <= GetGeometry()->GetNModules(); i++ ) {
152     
153     Float_t angle = GetGeometry()->GetPHOSAngle(i) ;
154     AliMatrix(idrotm[i-1], 90.0, angle, 90.0, 90.0+angle, 0.0, 0.0) ;
155  
156     Float_t r = GetGeometry()->GetIPtoCrystalSurface() + GetBigBox(1) / 2.0 ;
157
158     Float_t xP1 = r * TMath::Sin( angle / kRADDEG ) ;
159     Float_t yP1 = -r * TMath::Cos( angle / kRADDEG ) ;
160     gMC->Gspos("PHOS", i, "ALIC", xP1, yP1, 0.0, idrotm[i-1], "ONLY") ;
161  
162   } // for GetNModules
163
164 }
165
166
167 //____________________________________________________________________________
168 void AliPHOSvFast::Init(void)
169 {
170   // Prints out an information message
171   
172   Int_t i;
173
174   printf("\n");
175   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
176   printf(" FAST PHOS_INIT ");
177   for(i=0;i<35;i++) printf("*");
178   printf("\n");
179
180   // Here the PHOS initialisation code (if any!)
181
182   for(i=0;i<80;i++) printf("*");
183   printf("\n");
184   
185 }
186
187 //___________________________________________________________________________
188 Float_t AliPHOSvFast::GetBigBox(Int_t index) const
189 {
190   // Get the X, Y or Z dimension of the box describing a PHOS module
191   
192   Float_t rv = 0 ; 
193
194   switch (index) {
195   case 0:
196     rv = fBigBoxX ; 
197     break ; 
198   case 1:
199      rv = fBigBoxY ; 
200     break ; 
201   case 2:
202      rv = fBigBoxZ ; 
203     break ; 
204  }
205   return rv ; 
206 }
207 //___________________________________________________________________________
208
209 void AliPHOSvFast::MakeBranch(Option_t* opt)
210 {  
211   // Create new branch in the current reconstructed Root Tree
212   AliDetector::MakeBranch(opt);
213   const char *cd = strstr(opt,"R");
214   
215   if (fFastRecParticles && fLoader->TreeR() && cd) {
216     MakeBranchInTree(fLoader->TreeR(), GetName(), &fFastRecParticles, fBufferSize, 0);
217   }
218 }
219 //____________________________________________________________________________
220
221 Double_t AliPHOSvFast::MakeEnergy(Double_t energy)
222 {  
223   // Smears the energy according to the energy dependent energy resolution.
224   // A gaussian distribution is assumed
225
226   Double_t sigma  = SigmaE(energy) ; 
227   return  fRan.Gaus(energy, sigma) ;   
228 }
229 //____________________________________________________________________________
230
231 TVector3 AliPHOSvFast::MakePosition(Double_t energy, TVector3 pos, Double_t theta, Double_t phi)
232 {
233   // Smears the impact position according to the energy dependent position resolution
234   // A gaussian position distribution is assumed
235
236   TVector3 newpos ;
237   Double_t sigma = SigmaP( energy, theta*180./TMath::Pi() ) ;
238   Double_t x = fRan.Gaus( pos.X(), sigma ) ;
239   sigma = SigmaP( energy, phi*180./TMath::Pi() ) ;
240   Double_t z = fRan.Gaus( pos.Z(), sigma ) ;
241   Double_t y = pos.Y() ; 
242   
243   newpos.SetX(x) ; 
244   newpos.SetY(y) ; 
245   newpos.SetZ(z) ; 
246               
247   return newpos ; 
248 }
249
250 //____________________________________________________________________________
251 void AliPHOSvFast::MakeRecParticle(Int_t modid, TVector3 pos, AliPHOSFastRecParticle & rp)
252 {
253   // Modify the primary particle properties according
254   //  1. the response function of PHOS
255   //  2. the performance of the EMC+PPSD setup
256   
257   Int_t type = MakeType( rp ) ;
258   rp.SetType(type) ;
259
260   
261   // get the detected energy
262
263   TLorentzVector momentum ;  
264   rp.Momentum(momentum) ; 
265   Double_t kineticenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(momentum.E(), 2) - TMath::Power(rp.GetMass(), 2) ) ; 
266   Double_t modifiedkineticenergy = MakeEnergy(kineticenergy ) ;
267   Double_t modifiedenergy = TMath::Sqrt( TMath::Power(modifiedkineticenergy, 2)  
268                                          + TMath::Power( rp.GetMass(), 2) ) ;
269  
270   // get the angle of incidence 
271   
272   Double_t incidencetheta = 90. * TMath::Pi() /180 - rp.Theta() ; 
273   Double_t incidencephi   = ( 270 + GetGeometry()->GetPHOSAngle(modid) ) * TMath::Pi() / 180. - rp.Phi() ;   
274
275   // get the detected direction
276   
277   TVector3 modifiedposition = MakePosition(kineticenergy, pos, incidencetheta, incidencephi) ; 
278   modifiedposition *= modifiedkineticenergy / modifiedposition.Mag() ; 
279
280   // Set the modified 4-momentum of the reconstructed particle
281
282   rp.SetMomentum(modifiedposition.X(), modifiedposition.Y(), modifiedposition.Z(), modifiedenergy) ; 
283
284  }
285
286 //____________________________________________________________________________
287 Int_t AliPHOSvFast::MakeType(AliPHOSFastRecParticle & rp )
288 {
289   // Generate a particle type using the performance of the EMC+PPSD setup
290
291   Int_t rv =   AliPHOSFastRecParticle::kUNDEFINED ;
292   Int_t charge = (Int_t)rp.GetPDG()->Charge() ;
293   Int_t test ; 
294   Float_t ran ; 
295   if ( charge != 0 && ( TMath::Abs(rp.GetPdgCode()) != 11 ) ) 
296     test = - 1 ;
297   else
298     test = rp.GetPdgCode() ; 
299
300   Fatal("MakeType", "SHOULD NOT BE USED until values of probabilities are properly set ") ;
301    // NB: ALL VALUES SHOULD BE CHECKED !!!!
302   switch (test) { 
303
304   case 22:    // it's a photon              // NB: ALL VALUES SHOLD BE CHECKED !!!!
305     ran = fRan.Rndm() ; 
306     if( ran <= 0.9498 )
307       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ; 
308     else
309       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMFAST ;     
310     break ; 
311
312   case 2112:  // it's a neutron
313     ran = fRan.Rndm() ; 
314     if ( ran <= 0.9998 )
315       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ; 
316     else 
317       rv = AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ; 
318     break ; 
319     
320   case -2112: // it's a anti-neutron
321     ran = fRan.Rndm() ; 
322     if ( ran <= 0.9984 )
323       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHASLOW ; 
324     else 
325       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALEMSLOW ; 
326     break ; 
327     
328   case 11:    // it's a electron
329     ran = fRan.Rndm() ; 
330     if ( ran <= 0.9996 )
331       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ; 
332     else 
333       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ; 
334     break; 
335
336   case -11:   // it's a positon
337     ran = fRan.Rndm() ; 
338     if ( ran <= 0.9996 )
339       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDEMFAST ; 
340     else 
341       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ; 
342     break; 
343
344   case -1:    // it's a charged
345     ran = fRan.Rndm() ; 
346     if ( ran <= 0.9996 )
347       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kCHARGEDHAFAST ; 
348     else 
349       rv =  AliPHOSFastRecParticle::kNEUTRALHAFAST ; 
350
351     break ; 
352   }
353     
354   
355   return rv ;
356 }
357
358 //___________________________________________________________________________
359 void AliPHOSvFast::ResetPoints()
360 {
361   // This overloads the method in AliDetector
362   
363   ResetFastRecParticles() ; 
364 }
365
366 //___________________________________________________________________________
367 void AliPHOSvFast::ResetFastRecParticles()
368 {
369   // Resets the list of virtual reconstructed particles
370  
371   if (fFastRecParticles) 
372     fFastRecParticles->Clear() ;
373   fNRecParticles = 0 ; 
374 }
375
376 //___________________________________________________________________________
377 void AliPHOSvFast::SetBigBox(Int_t index, Float_t value)
378 {
379   // Set the size of the Box describing a PHOS module
380   
381   switch (index) {
382   case 0:
383     fBigBoxX = value ; 
384     break ; 
385   case 1:
386     fBigBoxY = value ; 
387     break ; 
388   case 2:
389     fBigBoxZ = value ; 
390     break ; 
391  }
392
393 }
394
395 //____________________________________________________________________________
396 Double_t AliPHOSvFast::SigmaE(Double_t energy)
397 {
398   // Calculates the energy dependent energy resolution
399   
400   Double_t rv = -1 ; 
401   
402   rv = TMath::Sqrt( TMath::Power(fResPara1/energy, 2) 
403                + TMath::Power(fResPara2/TMath::Sqrt(energy), 2) 
404                + TMath::Power(fResPara3, 2) ) ;  
405
406   return rv * energy ; 
407 }
408
409 //____________________________________________________________________________
410 Double_t AliPHOSvFast::SigmaP(Double_t energy, Double_t incidence)
411 {
412   // Calculates the energy dependent position resolution 
413
414   Double_t paraA = fPosParaA0 + fPosParaA1 * incidence ; 
415   Double_t paraB = fPosParaB0 + fPosParaB1 * incidence + fPosParaB2 * incidence * incidence ; 
416
417   return ( paraA / TMath::Sqrt(energy) + paraB ) * 0.1   ; // in cm  
418 }
419
420 //____________________________________________________________________________
421 void AliPHOSvFast::StepManager(void)
422 {
423   // Only verifies if the particle reaches PHOS and stops the tracking 
424
425   TLorentzVector lv ; 
426   gMC->TrackPosition(lv) ;
427   TVector3 pos = lv.Vect() ; 
428   Int_t modid  ; 
429   gMC->CurrentVolID(modid);
430   
431   Float_t energy = gMC->Etot() ; //Total energy of current track
432
433   //Calculating mass of current particle
434   TDatabasePDG * pdg = TDatabasePDG::Instance() ;
435   TParticlePDG * partPDG = pdg->GetParticle(gMC->TrackPid()) ;
436   Float_t mass = partPDG->Mass() ;
437
438   if(energy > mass){
439     pos.SetMag(TMath::Sqrt(energy*energy-mass*mass)) ;
440     TLorentzVector pTrack(pos, energy) ;  
441
442     TParticle * part = new TParticle(gMC->TrackPid(), 0,-1,-1,-1,-1, pTrack, lv)  ;
443         
444     AliPHOSFastRecParticle rp(*part) ;
445
446     // Adds the response of PHOS to the particle
447     MakeRecParticle(modid, pos, rp) ;
448     
449     // add the `track' particle to the FastRecParticles list
450   
451     AddRecParticle(rp) ;
452
453     part->Delete() ;
454   }
455   // stop the track as soon PHOS is reached
456   
457   gMC->StopTrack() ; 
458
459 }
460