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