RICH/AliRICHTracker.cxx

   1 #include "AliRICHTracker.h"
   2 #include <AliESD.h>
   3 #include <TVector3.h>
   4 #include <TTree.h>
   5 #include "AliRICH.h"
   6 #include "AliRICHHelix.h"
   7 #include <AliMagF.h>
   8 #include "AliRICHRecon.h"
   9 #include <AliStack.h>
  10 #include <TParticle.h>
  11 #include <TMath.h>
  12 #include <AliRun.h>
  13 ClassImp(AliRICHTracker)
  14 //__________________________________________________________________________________________________
  15 Int_t AliRICHTracker::PropagateBack(AliESD *pESD)
  16 {
  17 // Interface callback methode invoked by AliRecontruction during tracking after TOF
  18 // It steers to different way to provide the final reconstructed information sutable for analisys:
  19 // 1. AliESD  - reconstructed tracks are used
  20 // 2. RICH private ntuple for debug- stack particles used instead of reconstructed tracks
  21   AliDebug(1,"Start pattern recognition");
  22   if(pESD->GetNumberOfTracks()) {
  23     Int_t iNtracks=pESD->GetNumberOfTracks();
  24     AliDebug(1,Form("Start with %i tracks",iNtracks));
  25     AliRICH *pRich=((AliRICH*)gAlice->GetDetector("RICH"));
  26     for(Int_t iTrackN=0;iTrackN<iNtracks;iTrackN++){//ESD tracks loop
  27       RecWithESD(pESD,pRich,iTrackN);
  28     }
  29   }
  30   else RecWithStack(0);
  31   AliDebug(1,"Stop pattern recognition");
  32   return 0; // error code: 0=no error;
  33 }//PropagateBack()
  34 //__________________________________________________________________________________________________
  35 void AliRICHTracker::RecWithESD(AliESD *pESD,AliRICH *pRich,Int_t iTrackN)
  36 {
  37 //recontruction from ESD- primary way to reconstruct particle ID signal from tracks provided by core detectors
  38     fnPhotBKG = 0;
  39
  40     Double_t fField=GetFieldMap()->SolenoidField()/10;// magnetic field in Tesla
  41     AliESDtrack *pTrack = pESD->GetTrack(iTrackN);// get next reconstructed track
  42 //  if((pTrack->GetStatus()&AliESDtrack::kTOFout)==0) continue; //ignore tracks not recontructed by TOF
  43 //    pTrack->GetXYZ(xb);
  44 //    pTrack->GetPxPyPz(pb);
  45     Int_t status=pTrack->GetStatus()&AliESDtrack::kTOFout;//get running track parameters
  46     Int_t charge = (Int_t)(-TMath::Sign(1.,pTrack->GetSign()*fField));
  47     AliDebug(1,Form("Track %i pmod=%f charge=%i stat=%i",iTrackN,pTrack->GetP(),charge,status));
  48     AliRICHHelix helix(pTrack->X3(),pTrack->P3(),charge,fField);
  49     Int_t iChamber=helix.RichIntersect(pRich->P());
  50     AliDebug(1,Form("intersection with %i chamber found",iChamber));
  51     if(!iChamber) {
  52       pTrack->SetRICHsignal(-999); //to be improved by flags...
  53       return;//intersection with no chamber found
  54     }
  55 //find MIP cluster candidate (cluster which is closest to track intersection point)
  56     Double_t distMip=9999,distX=0,distY=0; //min distance between clusters and track position on PC
  57     Int_t iMipId=0; //index of that min distance cluster
  58     Double_t chargeMip=0; //charge of the MIP
  59     Bool_t kFound = kFALSE;
  60     for(Int_t iClusN=0;iClusN<pRich->Clusters(iChamber)->GetEntries();iClusN++){//clusters loop for intersected chamber
  61       AliRICHCluster *pClus=(AliRICHCluster*)pRich->Clusters(iChamber)->UncheckedAt(iClusN);//get pointer to current cluster
  62       if(pClus->Q()<AliRICHParam::QthMIP()) continue;
  63       Double_t distCurrent=pClus->DistTo(helix.PosPc());//distance between current cluster and helix intersection with PC
  64       if(distCurrent<distMip){
  65         kFound = kTRUE;
  66         distMip=distCurrent;
  67         iMipId=iClusN;
  68         distX=pClus->DistX(helix.PosPc());
  69         distY=pClus->DistY(helix.PosPc());
  70         chargeMip=pClus->Q();
  71       }//find cluster nearest to the track
  72       AliDebug(1,Form("Ploc (%f,%f,%f) dist= %f",helix.Ploc().Mag(),helix.Ploc().Theta()*TMath::RadToDeg(),
  73                                        helix.Ploc().Phi()*TMath::RadToDeg(),pClus->DistTo(helix.PosPc())));
  74     }//clusters loop for intersected chamber
  75
  76     if(!kFound) {
  77       pTrack->SetRICHsignal(-999);
  78       return;
  79     }
  80     AliDebug(1,Form("Min distance cluster: %i dist is %f",iMipId,distMip));
  81     pTrack->SetRICHcluster(((Int_t)chargeMip)+1000000*iChamber);
  82     pTrack->SetRICHdxdy(distX,distY);
  83     pTrack->SetRICHthetaPhi(helix.Ploc().Theta(),helix.Ploc().Phi());
  84 //
  85 // HERE CUTS ON GOLD RINGS....
  86 //
  87     if(distMip>AliRICHParam::DmatchMIP()) {
  88       //track not accepted for pattern recognition
  89       pTrack->SetRICHsignal(-990); //to be improved by flags...
  90       return;
  91     }
  92 //
  93     AliRICHRecon recon(&helix,pRich->Clusters(iChamber),iMipId); //actual job is done there
  94
  95     Double_t thetaCerenkov=recon.ThetaCerenkov(); //search for mean Cerenkov angle for this track
  96
  97     pTrack->SetRICHsignal(thetaCerenkov);
  98     pTrack->SetRICHnclusters(recon.GetHoughPhotons());
  99
 100     fnPhotBKG = recon.GetPhotBKG();
 101
 102     AliDebug(1,Form("FINAL Theta Cerenkov=%f",pTrack->GetRICHsignal()));
 103 //
 104     if(pTrack->GetRICHsignal()>0) {
 105       AliDebug(1,Form("Start to assign the probabilities"));
 106       Double_t sigmaPID[AliPID::kSPECIES];
 107       Double_t richPID[AliPID::kSPECIES];
 108       for (Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++) {
 109         sigmaPID[iPart] = 0;
 110         fErrPar[iPart] = 0;
 111         for(Int_t iphot=0;iphot<pRich->Clusters(iChamber)->GetEntries();iphot++) {
 112           recon.SetPhotonIndex(iphot);
 113           if(recon.GetPhotonFlag() == 2) {
 114             Double_t theta_g=recon.GetTrackTheta();
 115             Double_t phi_g=(recon.GetPhiPoint()-recon.GetTrackPhi());
 116             Double_t sigma2 = AliRICHParam::SigmaSinglePhoton(iPart,pTrack->GetP(),theta_g,phi_g).Mag2();
 117             if(sigma2>0) sigmaPID[iPart] += 1/sigma2;
 118           }
 119         }
 120         if (sigmaPID[iPart]>0)
 121           sigmaPID[iPart] *= (Double_t)(recon.GetHoughPhotons()-fnPhotBKG)/(Double_t)(recon.GetHoughPhotons()); // n total phots, m are background...the sigma are scaled..
 122           if(sigmaPID[iPart]>0) sigmaPID[iPart] = 1/TMath::Sqrt(sigmaPID[iPart])*0.001; // sigma from parametrization are in mrad...
 123           else                  sigmaPID[iPart] = 0;
 124           fErrPar[iPart]=sigmaPID[iPart];
 125         AliDebug(1,Form("sigma for %s is %f rad",AliPID::ParticleName(iPart),sigmaPID[iPart]));
 126       }
 127       CalcProb(thetaCerenkov,pTrack->GetP(),sigmaPID,richPID);
 128       pTrack->SetRICHpid(richPID);
 129       AliDebug(1,Form("PROBABILITIES ---> %f - %f - %f - %f - %f",richPID[0],richPID[1],richPID[2],richPID[3],richPID[4]));
 130     }
 131   AliDebug(1,"Stop.");
 132 } //RecWithESD
 133 //__________________________________________________________________________________________________
 134 void AliRICHTracker::RecWithStack(TNtupleD *hn)
 135 {
 136 //Reconstruction for particles from STACK. This methode is to be used for RICH standalone when no other detectors are switched on,
 137 //so normal tracking is not available
 138   AliDebug(1,"Start.");
 139   AliRICH *pRich=((AliRICH*)gAlice->GetDetector("RICH"));
 140
 141 //  pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader();
 142   if(!pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->TreeK()) pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadKinematics();
 143   AliStack *pStack =   pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->Stack();
 144   if(!pStack) {AliDebug(1,Form("No STACK found in AliRoot"));return;}
 145   Int_t iNtracks=pStack->GetNtrack();
 146   AliDebug(1,Form(" Start reconstruction with %i track(s) from Stack",iNtracks));
 147
 148   Double_t hnvec[20];
 149
 150   Double_t b=GetFieldMap()->SolenoidField()/10;// magnetic field in Tesla
 151   AliDebug(1,Form("Start with simulated %i tracks in %f Tesla field",iNtracks,b));
 152   TVector3 x0(0,0,0); TVector3 p0(0,0,0);//tmp storage for AliRICHHelix
 153
 154
 155   if(pRich->GetLoader()->LoadRecPoints()) {AliDebug(1,Form("No clusters found in RICH"));return;}
 156   pRich->GetLoader()->TreeR()->GetEntry(0);
 157
 158   for(Int_t iTrackN=0;iTrackN<iNtracks;iTrackN++){//stack particles loop
 159     TParticle *pParticle = pStack->Particle(iTrackN);
 160     if(!pParticle) {AliDebug(1,Form("Not a valid TParticle pointer. Track skipped"));continue;}
 161     AliDebug(1,Form(" PDG code : %i",pParticle->GetPdgCode()));
 162 //
 163 // problem of PDG code of some extra particles to be solved!!!!!!!!!
 164 //
 165 // found problem! Look in TRD directory : codes from Fluka are :
 166 //
 167 //    if ((pdg_code == 10010020) ||
 168 //        (pdg_code == 10010030) ||
 169 //        (pdg_code == 50000050) ||
 170 //        (pdg_code == 50000051) ||
 171 //        (pdg_code == 10020040)) {
 172 //
 173     if(pParticle->GetPdgCode()>=50000050||pParticle->GetPdgCode()==0||pParticle->GetPdgCode()>10000) {AliDebug(1,Form("A photon as track... Track skipped"));continue;}
 174 //
 175 // to be updated for us!!
 176 //
 177     AliDebug(1,Form("Track %i is a %s with charge %i and momentum %f",
 178             iTrackN,pParticle->GetPDG()->GetName(),Int_t(pParticle->GetPDG()->Charge()),pParticle->P()));
 179 //    if(pParticle->GetMother(0)!=-1) continue; //consider only primaries
 180     if(pParticle->GetPDG()->Charge()==0||TMath::Abs(Int_t(pParticle->GetPDG()->Charge()))!=3) continue; //to avoid photons from stack...
 181     hnvec[0]=pParticle->P();
 182     hnvec[1]=pParticle->GetPDG()->Charge();
 183     p0.SetMagThetaPhi(pParticle->P(),pParticle->Theta(),pParticle->Phi());
 184     x0.SetXYZ(pParticle->Vx(),pParticle->Vy(),pParticle->Vz());
 185     AliRICHHelix helix(x0,p0,TMath::Sign(1,(Int_t)pParticle->GetPDG()->Charge()),b);
 186     Int_t iChamber=helix.RichIntersect(pRich->P());
 187     hnvec[2]=helix.Ploc().Theta();
 188     hnvec[3]=helix.Ploc().Phi();
 189     AliDebug(1,Form("intersection with %i chamber found",iChamber));
 190     if(!iChamber) continue;// no intersection with RICH found
 191     hnvec[4]=helix.PosPc().X();
 192     hnvec[5]=helix.PosPc().Y();
 193     Double_t distMip=9999;   //min distance between clusters and track position on PC
 194     Double_t mipX=-1;      //min distance between clusters and track position on PC
 195     Double_t mipY=-1;      //min distance between clusters and track position on PC
 196     Double_t chargeMip=-1; // charge MIP to find
 197     Int_t iMipId=-1;       //index of that min distance cluster
 198     for(Int_t iClusN=0;iClusN<pRich->Clusters(iChamber)->GetEntries();iClusN++){//clusters loop for intersected chamber
 199       AliRICHCluster *pClus=(AliRICHCluster*)pRich->Clusters(iChamber)->UncheckedAt(iClusN);//get pointer to current cluster
 200       Double_t distCurrent=pClus->DistTo(helix.PosPc());//ditance between current cluster and helix intersection with PC
 201       if(distCurrent<distMip){distMip=distCurrent;mipX=pClus->X();
 202                                                   mipY=pClus->Y();
 203                                                   chargeMip=pClus->Q();iMipId=1000000*iChamber+iClusN;}//find cluster nearest to the track
 204
 205       AliDebug(1,Form("Ploc (%f,%f,%f) dist= %f",helix.Ploc().Mag(),helix.Ploc().Theta()*TMath::RadToDeg(),
 206                                                                     helix.Ploc().Phi()*TMath::RadToDeg(),pClus->DistTo(helix.PosPc())));
 207     }//clusters loop for intersected chamber
 208
 209     AliDebug(1,Form("Min distance cluster: %i dist is %f",iMipId,distMip));
 210     hnvec[6]=mipX;hnvec[7]=mipY;
 211     hnvec[8]=chargeMip;
 212     AliRICHRecon recon(&helix,pRich->Clusters(iChamber),iMipId);
 213     Double_t thetaCerenkov=recon.ThetaCerenkov(); //search for mean Cerenkov angle for this track
 214     hnvec[9]=thetaCerenkov;
 215     hnvec[10]=recon.GetHoughPhotons();
 216     hnvec[11]=(Double_t)iMipId;
 217     hnvec[12]=(Double_t)iChamber;
 218     hnvec[13]=(Double_t)pParticle->GetPdgCode();
 219     if(hn) hn->Fill(hnvec);
 220     AliDebug(1,Form("FINAL Theta Cerenkov=%f",thetaCerenkov));
 221   }//stack particles loop
 222
 223   pRich->GetLoader()->UnloadRecPoints();
 224   AliDebug(1,"Stop.");
 225 }//RecWithStack
 226 //__________________________________________________________________________________________________
 227 Int_t AliRICHTracker::LoadClusters(TTree *pTree)
 228 {
 229 // Load clusters for RICH
 230   AliDebug(1,"Start.");  pTree->GetEntry(0);  AliDebug(1,"Stop."); return 0;
 231 }
 232 //__________________________________________________________________________________________________
 233 void AliRICHTracker::CalcProb(Double_t thetaCer,Double_t pmod, Double_t *sigmaPID, Double_t *richPID)
 234 {
 235 // Calculates probability to be a electron-muon-pion-kaon-proton
 236 // from the given Cerenkov angle and momentum assuming no initial particle composition
 237 // (i.e. apriory probability to be the particle of the given sort is the same for all sorts)
 238   Double_t height[AliPID::kSPECIES];Double_t totalHeight=0;
 239   Double_t thetaTh[AliPID::kSPECIES];
 240   for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++){
 241     height[iPart]=0;
 242     Double_t mass = AliRICHParam::fgMass[iPart];
 243     Double_t refIndex=AliRICHParam::RefIdxC6F14(AliRICHParam::MeanCkovEnergy());
 244     Double_t cosThetaTh = TMath::Sqrt(mass*mass+pmod*pmod)/(refIndex*pmod);
 245     thetaTh[iPart]=0;
 246     if(cosThetaTh>=1) continue;
 247     thetaTh[iPart] = TMath::ACos(cosThetaTh);
 248 //    Double_t sinThetaThNorm = TMath::Sin(thetaTh)/TMath::Sqrt(1-1/(refIndex*refIndex));
 249 //    Double_t sigmaThetaTh = (0.014*(1/sinThetaThNorm-1) + 0.0043)*1.25;
 250 //    height[iPart] = TMath::Gaus(thetaCer,thetaTh,sigmaThetaTh);
 251     if(sigmaPID[iPart]>0) height[iPart] = TMath::Gaus(thetaCer,thetaTh[iPart],sigmaPID[iPart],kTRUE);
 252     else                  height[iPart] = 0;
 253     totalHeight +=height[iPart];
 254     AliDebug(1,Form(" Particle %s with mass %f with height %f and thetaTH %f",AliPID::ParticleName(iPart),mass,height[iPart],thetaTh[iPart]));
 255     AliDebug(1,Form(" partial height %15.14f total height %15.14f",height[iPart],totalHeight));
 256   }
 257   if(totalHeight<1e-5) {for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++)richPID[iPart]=1.0/AliPID::kSPECIES;return;}
 258   for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++) richPID[iPart] = height[iPart]/totalHeight;
 259   Int_t iPartNear = TMath::LocMax(AliPID::kSPECIES,richPID);
 260   if(TMath::Abs(thetaCer-thetaTh[iPartNear])>5.*sigmaPID[iPartNear]) for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++)richPID[iPart]=1.0/AliPID::kSPECIES;
 261   //last line is to check if the nearest thetacerenkov to the teorethical one is within 5 sigma, otherwise no response (equal prob to every particle
 262
 263 }//CalcProb
 264 //__________________________________________________________________________________________________