27-may-2001 NvE New class AliEvent introduced and RALICELinkDef.h & co. updated accor...
[u/mrichter/AliRoot.git] / RALICE / AliTrack.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 // Class AliTrack
20 // Handling of the attributes of a reconstructed particle track.
21 //
22 // Coding example :
23 // ----------------
24 //
25 // Float_t a[4]={195.,1.2,-0.04,8.5};
26 // Ali4Vector pmu;
27 // pmu.SetVector(a,"car");
28 // AliTrack t1;
29 // t1.Set4Momentum(pmu);
30 //
31 // Float_t b[3]={1.2,-0.04,8.5};
32 // Ali3Vector p;
33 // p.SetVector(b,"car");
34 // AliTrack t2;
35 // t2.Set3Momentum(p);
36 // t2.SetCharge(0);
37 // t2.SetMass(1.115);
38 //
39 // t1.Info();
40 // t2.Info();
41 //
42 // Float_t pi=acos(-1.);
43 // Float_t thcms=0.2*pi; // decay theta angle in cms
44 // Float_t phicms=pi/4.; // decay theta angle in cms
45 // Float_t m1=0.938;
46 // Float_t m2=0.140;
47 // t2.Decay(m1,m2,thcms,phicms); // Track t2 decay : Lambda -> proton + pion
48 //
49 // t2.List();
50 //
51 // Int_t ndec=t2.GetNdecay();
52 // AliTrack* d1=t2.GetDecayTrack(1); // Access to decay track number 1
53 // AliTrack* d2=t2.GetDecayTrack(2); // Access to decay track number 2
54 //
55 // AliSignal s1,s2,s3,s4;
56 //
57 // .... // Code (e.g. detector readout) to fill AliSignal data
58 //
59 // AliTrack trec; // Track which will be reconstructed from signals
60 // trec.AddSignal(s1);
61 // trec.AddSignal(s3);
62 // trec.AddSignal(s4);
63 //
64 // Ali3Vector P;
65 // Float_t Q,M;
66 //
67 // ... // Code which accesses signals from trec and reconstructs
68 //        3-momentum P, charge Q, mass M etc...
69 //
70 // trec.Set3Momentum(P);
71 // trec.SetCharge(Q);
72 // trec.SetMass(M);
73 //
74 // Float_t r1[3]={1.6,-3.8,25.7};
75 // Float_t er1[3]={0.2,0.5,1.8};
76 // Float_t r2[3]={8.6,23.8,-6.7};
77 // Float_t er2[3]={0.93,1.78,0.8};
78 // AliPosition begin,end;
79 // begin.SetPosition(r1,"car");
80 // begin.SetPositionErrors(er1,"car");
81 // end.SetPosition(r2,"car");
82 // end.SetPositionErrors(er2,"car");
83 // trec.SetBeginPoint(begin);
84 // trec.SetEndPoint(end);
85 // 
86 // Note : All quantities are in GeV, GeV/c or GeV/c**2
87 //
88 //--- Author: Nick van Eijndhoven 10-jul-1997 UU-SAP Utrecht
89 //- Modified: NvE $Date$ UU-SAP Utrecht
90 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
91
92 #include "AliTrack.h"
93  
94 ClassImp(AliTrack) // Class implementation to enable ROOT I/O
95  
96 AliTrack::AliTrack()
97 {
98 // Default constructor
99 // All variables initialised to 0
100  fDecays=0;
101  fSignals=0;
102  fMasses=0;
103  fDmasses=0;
104  fPmasses=0;
105  Reset();
106 }
107 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
108 AliTrack::~AliTrack()
109 {
110 // Destructor to delete memory allocated for decay tracks array
111  if (fDecays)
112  {
113   fDecays->Delete();
114   delete fDecays;
115   fDecays=0;
116  }
117  if (fSignals)
118  {
119   fSignals->Clear();
120   delete fSignals;
121   fSignals=0;
122  }
123 }
124 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
125 void AliTrack::Reset()
126 {
127 // Reset all variables to 0
128  fQ=0;
129  fNdec=0;
130  fNsig=0;
131  fNmasses=0;
132  Double_t a[4]={0,0,0,0};
133  SetVector(a,"sph");
134  if (fDecays)
135  {
136   fDecays->Delete();
137   delete fDecays;
138   fDecays=0;
139  }
140  if (fSignals)
141  {
142   fSignals->Clear();
143   delete fSignals;
144   fSignals=0;
145  }
146  Double_t b[3]={0,0,0};
147  fBegin.SetPosition(b,"sph");
148  fEnd.SetPosition(b,"sph");
149  if (fMasses)
150  {
151   delete fMasses;
152   fMasses=0;
153  }
154  if (fDmasses)
155  {
156   delete fDmasses;
157   fDmasses=0;
158  }
159  if (fPmasses)
160  {
161   delete fPmasses;
162   fPmasses=0;
163  }
164 }
165 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
166 void AliTrack::Set3Momentum(Ali3Vector& p)
167 {
168 // Set the track parameters according to the 3-momentum p
169  Set3Vector(p);
170 }
171 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
172 void AliTrack::Set4Momentum(Ali4Vector& p)
173 {
174 // Set the track parameters according to the 4-momentum p
175  Double_t E=p.GetScalar();
176  Double_t dE=p.GetResultError();
177  Ali3Vector pv=p.Get3Vector();
178  SetVector(E,pv);
179  SetScalarError(dE);
180 }
181 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
182 void AliTrack::SetMass(Double_t m,Double_t dm)
183 {
184 // Set the particle mass
185 // The default value for the error dm is 0.
186  Double_t inv=pow(m,2);
187  Double_t dinv=fabs(2.*m*dm);
188  SetInvariant(inv,dinv);
189 }
190 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
191 void AliTrack::SetCharge(Float_t q)
192 {
193 // Set the particle charge
194  fQ=q;
195 }
196 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
197 void AliTrack::Info(TString f)
198 {
199 // Provide track information within the coordinate frame f
200  Double_t m=GetMass();
201  Double_t dm=GetResultError();
202  cout << " *AliTrack::Info* Mass : " << m
203       << " error : " << dm << " Charge : " << fQ
204       << " Momentum : " << GetMomentum() << " Nmass hyp. : " << fNmasses
205       << " Ntracks : " << fNdec << " Nsignals : " << fNsig << endl;
206  for (Int_t i=0; i<fNmasses; i++)
207  {
208   cout << " Mass hypothesis " << (i+1) << " Mass : " << fMasses->At(i)
209        << " error : " << fDmasses->At(i) << " prob. : " << fPmasses->At(i)
210        << endl;
211  }
212  Ali4Vector::Info(f); 
213
214 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
215 void AliTrack::List(TString f)
216 {
217 // Provide current track and decay level 1 information within coordinate frame f
218
219  Info(f); // Information of the current track
220
221  // Decay products of this track
222  AliTrack* td; 
223  for (Int_t id=1; id<=fNdec; id++)
224  {
225   td=GetDecayTrack(id);
226   if (td)
227   {
228    cout << "  ---Level 1 sec. track no. " << id << endl;
229    td->Info(f); 
230   }
231   else
232   {
233    cout << " *AliTrack::List* Error : No decay track present." << endl; 
234   }
235  }
236
237 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
238 void AliTrack::ListAll(TString f)
239 {
240 // Provide complete track and decay information within the coordinate frame f
241
242  Info(f); // Information of the current track
243  cout << " Begin-point :"; fBegin.Info(f);
244  cout << " End-point   :"; fEnd.Info(f);
245  for (Int_t is=1; is<=GetNsignals(); is++)
246  {
247   ((AliSignal*)GetSignal(is))->Info(f);
248  }
249
250  AliTrack* t=this;
251  Dump(t,1,f); // Information of all decay products
252 }
253 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
254 void AliTrack::Dump(AliTrack* t,Int_t n,TString f)
255 {
256 // Recursively provide the info of all decay levels of this track
257  AliTrack* td; 
258  for (Int_t id=1; id<=t->GetNdecay(); id++)
259  {
260   td=t->GetDecayTrack(id);
261   if (td)
262   {
263    cout << "  ---Level " << n << " sec. track no. " << id << endl;
264    td->Info(f); 
265    for (Int_t is=1; is<=td->GetNsignals(); is++)
266    {
267     ((AliSignal*)td->GetSignal(is))->Info(f);
268    }
269
270    // Go for next decay level of this decay track recursively
271    Dump(td,n+1,f);
272   }
273   else
274   {
275    cout << " *AliTrack::Dump* Error : No decay track present." << endl; 
276   }
277  }
278
279 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
280 Double_t AliTrack::GetMomentum()
281 {
282 // Provide the value of the track 3-momentum.
283 // The error can be obtained by invoking GetResultError() after
284 // invokation of GetMomentum().
285
286 // Ali3Vector p=Get3Vector();
287 // return sqrt(p.Dot(p));
288  Double_t norm=fV.GetNorm();
289  return norm;
290 }
291 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
292 Ali3Vector AliTrack::Get3Momentum()
293 {
294 // Provide the track 3-momentum
295  return (Ali3Vector)Get3Vector();
296 }
297 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
298 Double_t AliTrack::GetMass()
299 {
300 // Provide the particle mass.
301 // The error can be obtained by invoking GetResultError() after
302 // invokation of GetMass().
303  Double_t inv=GetInvariant();
304  Double_t dinv=GetResultError();
305  Double_t dm=0;
306  if (inv >= 0)
307  {
308  Double_t m=sqrt(inv);
309  if (m) dm=dinv/(2.*m);
310  fDresult=dm;
311  return m;
312  }
313  else
314  {
315   cout << "*AliTrack::GetMass* Unphysical situation m**2 = " << inv << endl;
316   cout << " Value 0 will be returned." << endl;
317   fDresult=dm;
318   return 0;
319  }
320 }
321 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
322 Float_t AliTrack::GetCharge()
323 {
324 // Provide the particle charge
325  return fQ;
326 }
327 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
328 Double_t AliTrack::GetEnergy()
329 {
330 // Provide the particle's energy.
331 // The error can be obtained by invoking GetResultError() after
332 // invokation of GetEnergy().
333  Double_t E=GetScalar();
334  if (E>0)
335  {
336   return E;
337  }
338  else
339  {
340   cout << "*AliTrack::GetEnergy* Unphysical situation E = " << E << endl;
341   cout << " Value 0 will be returned." << endl;
342   return 0;
343  }
344 }
345 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
346 void AliTrack::Decay(Double_t m1,Double_t m2,Double_t thcms,Double_t phicms)
347 {
348 // Perform 2-body decay of current track
349 // m1     : mass of decay product 1
350 // m2     : mass of decay product 2
351 // thcms  : cms theta decay angle (in rad.) of m1
352 // phicms : cms phi decay angle (in rad.) of m1
353  
354  fNdec=2; // it's a 2-body decay
355
356  Double_t M=GetMass();
357  
358 // Compute the 4-momenta of the decay products in the cms
359 // Note : p2=p1=pnorm for a 2-body decay
360  Double_t e1=0;
361  if (M) e1=((M*M)+(m1*m1)-(m2*m2))/(2.*M);
362  Double_t e2=0;
363  if (M) e2=((M*M)+(m2*m2)-(m1*m1))/(2.*M);
364  Double_t pnorm=(e1*e1)-(m1*m1);
365  if (pnorm>0.)
366  {
367   pnorm=sqrt(pnorm);
368  }
369  else
370  {
371   pnorm=0;
372  }
373  
374  Double_t a[3];
375  a[0]=pnorm;
376  a[1]=thcms;
377  a[2]=phicms;
378  Ali3Vector p;
379  p.SetVector(a,"sph");
380
381  Ali4Vector pprim1;
382  pprim1.SetVector(e1,p);
383  pprim1.SetInvariant(m1*m1);
384
385  Ali4Vector pprim2;
386  p*=-1;
387  pprim2.SetVector(e2,p);
388  pprim2.SetInvariant(m2*m2);
389
390  // Determine boost parameters from the parent particle
391  Double_t E=GetEnergy();
392  p=Get3Vector();
393  Ali4Vector pmu;
394  pmu.SetVector(E,p);
395
396  AliBoost q;
397  q.Set4Momentum(pmu);
398  
399  Ali4Vector p1=q.Inverse(pprim1); // Boost decay product 1
400  Ali4Vector p2=q.Inverse(pprim2); // Boost decay product 2
401  
402  // Enter the boosted data into the decay tracks array
403  if (fDecays)
404  {
405   fDecays->Delete();
406   delete fDecays;
407  }
408  fDecays=new TObjArray();
409
410  fDecays->Add(new AliTrack);
411  ((AliTrack*)fDecays->At(0))->Set4Momentum(p1);
412  ((AliTrack*)fDecays->At(0))->SetMass(m1);
413  fDecays->Add(new AliTrack);
414  ((AliTrack*)fDecays->At(1))->Set4Momentum(p2);
415  ((AliTrack*)fDecays->At(1))->SetMass(m2);
416 }
417 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
418 Int_t AliTrack::GetNdecay()
419 {
420 // Provide the number of decay produced tracks
421  return fNdec;
422 }
423 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
424 AliTrack* AliTrack::GetDecayTrack(Int_t j)
425 {
426 // Provide decay produced track number j
427 // Note : j=1 denotes the first decay track
428  if ((j >= 1) && (j <= fNdec))
429  {
430   return (AliTrack*)fDecays->At(j-1);
431  }
432  else
433  {
434   cout << " *AliTrack* decay track number : " << j << " out of range." << endl;
435   cout << " -- Decay track number 1 (if any) returned." << endl;
436   return (AliTrack*)fDecays->At(0);
437  }
438 }
439 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
440 void AliTrack::AddSignal(AliSignal& s)
441 {
442 // Relate an AliSignal object to this track.
443  if (!fSignals) fSignals=new TObjArray();
444  fNsig++;
445  fSignals->Add(&s);
446 }
447 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
448 void AliTrack::RemoveSignal(AliSignal& s)
449 {
450 // Remove related AliSignal object to this track.
451  if (fSignals)
452  {
453   AliSignal* test=(AliSignal*)fSignals->Remove(&s);
454   if (test)
455   {
456    fNsig--;
457    fSignals->Compress();
458   }
459  }
460 }
461 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
462 Int_t AliTrack::GetNsignals()
463 {
464 // Provide the number of related AliSignals.
465  return fNsig;
466 }
467 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
468 AliSignal* AliTrack::GetSignal(Int_t j)
469 {
470 // Provide the related AliSignal number j.
471 // Note : j=1 denotes the first signal.
472  if ((j >= 1) && (j <= fNsig))
473  {
474   return (AliSignal*)fSignals->At(j-1);
475  }
476  else
477  {
478   cout << " *AliTrack* signal number : " << j << " out of range." << endl;
479   cout << " -- Signal number 1 (if any) returned." << endl;
480   return (AliSignal*)fDecays->At(0);
481  }
482 }
483 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
484 void AliTrack::SetBeginPoint(AliPosition p)
485 {
486 // Store the position of the track begin-point.
487  fBegin=p;
488 }
489 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
490 AliPosition AliTrack::GetBeginPoint()
491 {
492 // Provide the position of the track begin-point.
493  return fBegin;
494 }
495 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
496 void AliTrack::SetEndPoint(AliPosition p)
497 {
498 // Store the position of the track end-point.
499  fEnd=p;
500 }
501 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
502 AliPosition AliTrack::GetEndPoint()
503 {
504 // Provide the position of the track end-point.
505  return fEnd;
506 }
507 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
508 void AliTrack::AddMassHypothesis(Double_t prob,Double_t m,Double_t dm)
509 {
510 // Add a mass hypothesis for this current track.
511 // prob=probalility  m=mass value  dm=error on the mass value.
512 // The default value for the mass error dm is 0.
513  if (!fMasses) fMasses=new TArrayD();
514  if (!fDmasses) fDmasses=new TArrayD();
515  if (!fPmasses) fPmasses=new TArrayD();
516
517  fNmasses++;
518  fMasses->Set(fNmasses);
519  fDmasses->Set(fNmasses);
520  fPmasses->Set(fNmasses);
521
522  fMasses->AddAt(m,fNmasses-1);
523  fDmasses->AddAt(dm,fNmasses-1);
524  fPmasses->AddAt(prob,fNmasses-1);
525 }
526 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
527 Int_t AliTrack::GetNMassHypotheses()
528 {
529 // Provide the number of mass hypotheses for this track.
530  return fNmasses;
531 }
532 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
533 Double_t AliTrack::GetMassHypothesis(Int_t j)
534 {
535 // Provide the mass of the jth hypothesis for this track.
536 // Note : the first hypothesis is indicated by j=1.
537 // Default : j=0 ==> Hypothesis with highest probability.
538 // The error on the mass can be obtained by invoking GetResultError()
539 // after invokation of GetMassHypothesis(j).
540
541  Double_t m=0,dm=0,prob=0;
542
543  // Check validity of index j
544  if (j<0 || j>fNmasses)
545  {
546   cout << " *AliTrack::GetMassHypothesis* Invalid index j : " << j
547        << " Number of mass hypotheses : " << fNmasses << endl;
548   fDresult=0;
549   return 0;
550  }
551
552  // Select mass hypothesis with highest probability
553  if (j==0) 
554  {
555   if (fNmasses) 
556   {
557    m=fMasses->At(0);
558    dm=fDmasses->At(0);
559    prob=fPmasses->At(0);
560    for (Int_t i=1; i<fNmasses; i++)
561    {
562     if (fPmasses->At(i)>prob)
563     {
564      m=fMasses->At(i);
565      dm=fDmasses->At(i);
566     }
567    }
568   }
569   fDresult=dm;
570   return m;  
571  }
572
573  // Provide data of requested mass hypothesis
574  m=fMasses->At(j-1);
575  fDresult=fDmasses->At(j-1);
576  return m;
577 }
578 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
579 Double_t AliTrack::GetMassHypothesisProb(Int_t j)
580 {
581 // Provide the probability of the jth hypothesis for this track.
582 // Note : the first hypothesis is indicated by j=1.
583 // Default : j=0 ==> Hypothesis with highest probability.
584
585  Double_t prob=0;
586
587  // Check validity of index j
588  if (j<0 || j>fNmasses)
589  {
590   cout << " *AliTrack::GetMassHypothesisProb* Invalid index j : " << j
591        << " Number of mass hypotheses : " << fNmasses << endl;
592   return 0;
593  }
594
595  // Select mass hypothesis with highest probability
596  if (j==0) 
597  {
598   if (fNmasses) 
599   {
600    prob=fPmasses->At(0);
601    for (Int_t i=1; i<fNmasses; i++)
602    {
603     if (fPmasses->At(i)>prob) prob=fPmasses->At(i);
604    }
605   }
606   return prob;  
607  }
608
609  // Provide probability of requested mass hypothesis
610  prob=fPmasses->At(j-1);
611  return prob;
612 }
613 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
614 void AliTrack::SetMass()
615 {
616 // Set the mass and error to the value of the hypothesis with highest prob.
617
618  Double_t m=0,dm=0,prob=0;
619
620  // Select mass hypothesis with highest probability
621  if (fNmasses) 
622  {
623   m=fMasses->At(0);
624   dm=fDmasses->At(0);
625   prob=fPmasses->At(0);
626   for (Int_t i=1; i<fNmasses; i++)
627   {
628    if (fPmasses->At(i)>prob)
629    {
630     m=fMasses->At(i);
631     dm=fDmasses->At(i);
632    }
633   }
634   SetMass(m,dm);
635  }
636  else
637  {
638   cout << " *AliTrack::SetMass()* No hypothesis present => No action." << endl;
639  }
640 }
641 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
642 void AliTrack::RemoveMassHypothesis(Int_t j)
643 {
644 // Remove the jth mass hypothesis for this track.
645 // Note : the first hypothesis is indicated by j=1.
646
647  if (j<=0 || j>fNmasses) // Check validity of index j
648  {
649   cout << " *AliTrack::RemoveMassHypothesis* Invalid index j : " << j
650        << " Number of mass hypotheses : " << fNmasses << endl;
651  }
652  else
653  {
654   if (j != fNmasses)
655   {
656    fMasses->AddAt(fMasses->At(fNmasses-1),j-1);
657    fDmasses->AddAt(fDmasses->At(fNmasses-1),j-1);
658    fPmasses->AddAt(fPmasses->At(fNmasses-1),j-1);
659   }
660   fMasses->AddAt(0,fNmasses-1);
661   fDmasses->AddAt(0,fNmasses-1);
662   fPmasses->AddAt(0,fNmasses-1);
663   fNmasses--;
664   fMasses->Set(fNmasses);
665   fDmasses->Set(fNmasses);
666   fPmasses->Set(fNmasses);
667  }
668 }
669 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////