8d03a9bd64d8ef7aa6668f1ebf800578064cc9ee
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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     RecWithESD(pESD);
24   else
25     RecWithStack(0);
26   AliDebug(1,"Stop pattern recognition");
27   return 0; // error code: 0=no error;
28 }//PropagateBack()
29 //__________________________________________________________________________________________________
30 void AliRICHTracker::RecWithESD(AliESD *pESD)
31 {
32 //recontruction from ESD- primary way to reconstruct particle ID signal from tracks provided by core detectors
33
34   Int_t iNtracks=pESD->GetNumberOfTracks();
35   Double_t b=GetFieldMap()->SolenoidField()/10;// magnetic field in Tesla
36   AliDebug(1,Form("Start with %i tracks in %f Tesla field",iNtracks,b));
37   
38   AliRICH *pRich=((AliRICH*)gAlice->GetDetector("RICH"));
39   
40   for(Int_t iTrackN=0;iTrackN<iNtracks;iTrackN++){//ESD tracks loop
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()*b));
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,b);   
49     Int_t iChamber=helix.RichIntersect(pRich->P());        
50     AliDebug(1,Form("intersection with %i chamber found",iChamber));
51     if(!iChamber) continue;//intersection with no chamber found
52 //find MIP cluster candidate (cluster which is closest to track intersection point)    
53     Double_t distMip=9999,distX=0,distY=0; //min distance between clusters and track position on PC 
54     Int_t iMipId=0; //index of that min distance cluster
55     Double_t chargeMip=0; //charge of the MIP
56     for(Int_t iClusN=0;iClusN<pRich->Clusters(iChamber)->GetEntries();iClusN++){//clusters loop for intersected chamber
57       AliRICHCluster *pClus=(AliRICHCluster*)pRich->Clusters(iChamber)->UncheckedAt(iClusN);//get pointer to current cluster
58       Double_t distCurrent=pClus->DistTo(helix.PosPc());//distance between current cluster and helix intersection with PC
59       if(distCurrent<distMip){
60         distMip=distCurrent;
61         iMipId=iClusN;
62         distX=pClus->DistX(helix.PosPc());
63         distY=pClus->DistY(helix.PosPc());
64         chargeMip=pClus->Q();
65       }//find cluster nearest to the track       
66       AliDebug(1,Form("Ploc (%f,%f,%f) dist= %f",helix.Ploc().Mag(),helix.Ploc().Theta()*TMath::RadToDeg(),
67                                        helix.Ploc().Phi()*TMath::RadToDeg(),pClus->DistTo(helix.PosPc())));
68     }//clusters loop for intersected chamber
69     
70     AliDebug(1,Form("Min distance cluster: %i dist is %f",iMipId,distMip));
71 //
72 // HERE CUTS ON GOLD RINGS....
73 //
74     if(distMip>1||chargeMip<100) {
75       //track not accepted for pattern recognition
76       pTrack->SetRICHsignal(-999.); //to be improved by flags...
77       continue;
78     }
79 //
80     AliRICHRecon recon(&helix,pRich->Clusters(iChamber),iMipId); //actual job is done there
81
82     Double_t thetaCerenkov=recon.ThetaCerenkov(); //search for mean Cerenkov angle for this track
83     
84     pTrack->SetRICHcluster(iMipId+100000*iChamber);
85     pTrack->SetRICHdxdy(distX,distY);
86     pTrack->SetRICHthetaPhi(helix.Ploc().Theta(),helix.Ploc().Phi());
87     pTrack->SetRICHsignal(thetaCerenkov);
88     pTrack->SetRICHnclusters(recon.GetHoughPhotons());
89     
90     AliDebug(1,Form("FINAL Theta Cerenkov=%f",pTrack->GetRICHsignal()));
91 //
92     if(pTrack->GetRICHsignal()>0) {
93       AliDebug(1,Form("Start to assign the probabilities"));
94       Double_t sigmaPID[AliPID::kSPECIES];
95       Double_t richPID[AliPID::kSPECIES];
96       for (Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++) {
97         sigmaPID[iPart] = 0;
98         richPID[iPart] = 0;
99         for(Int_t iphot=0;iphot<pRich->Clusters(iChamber)->GetEntries();iphot++) {
100           recon.SetPhotonIndex(iphot);
101           if(recon.GetPhotonFlag() == 2) {
102             Double_t sigma2 = AliRICHParam::SigmaSinglePhoton(iPart,pTrack->GetP(),recon.GetTrackTheta(),recon.GetPhiPoint()-recon.GetTrackPhi()).Mag2();
103             if (sigma2 >0)
104               sigmaPID[iPart] += 1/sigma2;
105           }
106         }
107         if (sigmaPID[iPart]>0)
108           sigmaPID[iPart] = 1/TMath::Sqrt(sigmaPID[iPart])*0.001;
109         AliDebug(1,Form("sigma for %s is %f rad",AliPID::ParticleName(iPart),sigmaPID[iPart]));
110       }
111       CalcProb(thetaCerenkov,pTrack->GetP(),sigmaPID,richPID);
112       pTrack->SetRICHpid(richPID);         
113       AliDebug(1,Form("PROBABILITIES ---> %f - %f - %f - %f - %f",richPID[0],richPID[1],richPID[2],richPID[3],richPID[4]));
114     }
115     
116     
117   }//ESD tracks loop
118   AliDebug(1,"Stop.");  
119 } //RecWithESD
120 //__________________________________________________________________________________________________
121 void AliRICHTracker::RecWithStack(TNtupleD *hn)
122 {
123 //Reconstruction for particles from STACK. This methode is to be used for RICH standalone when no other detectors are switched on,
124 //so normal tracking is not available   
125   AliDebug(1,"Start.");  
126   AliRICH *pRich=((AliRICH*)gAlice->GetDetector("RICH"));
127   
128 //  pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader();
129   if(!pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->TreeK()) pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadKinematics();
130   AliStack *pStack =   pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->Stack();
131   if(!pStack) {AliDebug(1,Form("No STACK found in AliRoot"));return;}
132   Int_t iNtracks=pStack->GetNtrack();
133   AliDebug(1,Form(" Start reconstruction with %i track(s) from Stack",iNtracks));
134   
135   Double_t hnvec[20];
136   
137   Double_t b=GetFieldMap()->SolenoidField()/10;// magnetic field in Tesla
138   AliDebug(1,Form("Start with simulated %i tracks in %f Tesla field",iNtracks,b));
139   TVector3 x0(0,0,0); TVector3 p0(0,0,0);//tmp storage for AliRICHHelix
140   
141
142   if(pRich->GetLoader()->LoadRecPoints()) {AliDebug(1,Form("No clusters found in RICH"));return;}
143   pRich->GetLoader()->TreeR()->GetEntry(0);
144
145   for(Int_t iTrackN=0;iTrackN<iNtracks;iTrackN++){//stack particles loop
146     TParticle *pParticle = pStack->Particle(iTrackN);
147     if(!pParticle) {AliDebug(1,Form("Not a valid TParticle pointer. Track skipped"));continue;}
148     AliDebug(1,Form(" PDG code : %i",pParticle->GetPdgCode()));
149 //
150 // problem of PDG code of some extra particles to be solved!!!!!!!!!
151 //
152 // found problem! Look in TRD directory : codes from Fluka are :
153 //
154 //    if ((pdg_code == 10010020) ||
155 //        (pdg_code == 10010030) ||
156 //        (pdg_code == 50000050) ||
157 //        (pdg_code == 50000051) ||
158 //        (pdg_code == 10020040)) {
159 //
160     if(pParticle->GetPdgCode()>=50000050||pParticle->GetPdgCode()==0||pParticle->GetPdgCode()>10000) {AliDebug(1,Form("A photon as track... Track skipped"));continue;}
161 //
162 // to be updated for us!!
163 //
164     AliDebug(1,Form("Track %i is a %s with charge %i and momentum %f",
165             iTrackN,pParticle->GetPDG()->GetName(),Int_t(pParticle->GetPDG()->Charge()),pParticle->P()));
166 //    if(pParticle->GetMother(0)!=-1) continue; //consider only primaries
167     if(pParticle->GetPDG()->Charge()==0||TMath::Abs(Int_t(pParticle->GetPDG()->Charge()))!=3) continue; //to avoid photons from stack...
168     hnvec[0]=pParticle->P();
169     hnvec[1]=pParticle->GetPDG()->Charge();
170     p0.SetMagThetaPhi(pParticle->P(),pParticle->Theta(),pParticle->Phi());
171     x0.SetXYZ(pParticle->Vx(),pParticle->Vy(),pParticle->Vz());
172     AliRICHHelix helix(x0,p0,TMath::Sign(1,(Int_t)pParticle->GetPDG()->Charge()),b);   
173     Int_t iChamber=helix.RichIntersect(pRich->P());        
174     hnvec[2]=helix.Ploc().Theta();
175     hnvec[3]=helix.Ploc().Phi();
176     AliDebug(1,Form("intersection with %i chamber found",iChamber));
177     if(!iChamber) continue;// no intersection with RICH found
178     hnvec[4]=helix.PosPc().X();
179     hnvec[5]=helix.PosPc().Y();
180     Double_t distMip=9999;   //min distance between clusters and track position on PC 
181     Double_t mipX=-1;      //min distance between clusters and track position on PC 
182     Double_t mipY=-1;      //min distance between clusters and track position on PC 
183     Double_t chargeMip=-1; // charge MIP to find
184     Int_t iMipId=-1;       //index of that min distance cluster 
185     for(Int_t iClusN=0;iClusN<pRich->Clusters(iChamber)->GetEntries();iClusN++){//clusters loop for intersected chamber
186       AliRICHCluster *pClus=(AliRICHCluster*)pRich->Clusters(iChamber)->UncheckedAt(iClusN);//get pointer to current cluster
187       Double_t distCurrent=pClus->DistTo(helix.PosPc());//ditance between current cluster and helix intersection with PC
188       if(distCurrent<distMip){distMip=distCurrent;mipX=pClus->X();
189                                                   mipY=pClus->Y();
190                                                   chargeMip=pClus->Q();iMipId=1000000*iChamber+iClusN;}//find cluster nearest to the track 
191       
192       AliDebug(1,Form("Ploc (%f,%f,%f) dist= %f",helix.Ploc().Mag(),helix.Ploc().Theta()*TMath::RadToDeg(),
193                                                                     helix.Ploc().Phi()*TMath::RadToDeg(),pClus->DistTo(helix.PosPc())));
194     }//clusters loop for intersected chamber
195     
196     AliDebug(1,Form("Min distance cluster: %i dist is %f",iMipId,distMip));
197     hnvec[6]=mipX;hnvec[7]=mipY;
198     hnvec[8]=chargeMip;
199     AliRICHRecon recon(&helix,pRich->Clusters(iChamber),iMipId);
200     Double_t thetaCerenkov=recon.ThetaCerenkov(); //search for mean Cerenkov angle for this track
201     hnvec[9]=thetaCerenkov;
202     hnvec[10]=recon.GetHoughPhotons();
203     hnvec[11]=(Double_t)iMipId;
204     hnvec[12]=(Double_t)iChamber;
205     hnvec[13]=(Double_t)pParticle->GetPdgCode();
206     if(hn) hn->Fill(hnvec);
207     AliDebug(1,Form("FINAL Theta Cerenkov=%f",thetaCerenkov));
208   }//stack particles loop
209   
210   pRich->GetLoader()->UnloadRecPoints();
211   AliDebug(1,"Stop.");  
212 }//RecWithStack
213 //__________________________________________________________________________________________________
214 Int_t AliRICHTracker::LoadClusters(TTree *pTree)
215 {
216 // Load clusters for RICH
217   AliDebug(1,"Start.");  pTree->GetEntry(0);  AliDebug(1,"Stop."); return 0;
218 }
219 //__________________________________________________________________________________________________
220 void AliRICHTracker::CalcProb(Double_t thetaCer,Double_t pmod, Double_t *sigmaPID, Double_t *richPID)
221 {
222 // Calculates probability to be a electron-muon-pion-kaon-proton
223 // from the given Cerenkov angle and momentum assuming no initial particle composition
224 // (i.e. apriory probability to be the particle of the given sort is the same for all sorts)
225   Double_t height[AliPID::kSPECIES];Double_t totalHeight=0;
226   Double_t thetaTh[AliPID::kSPECIES];
227   for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++){
228     height[iPart]=0;
229     Double_t mass = AliPID::ParticleMass(iPart);
230     Double_t refIndex=AliRICHParam::RefIdxC6F14(AliRICHParam::MeanCkovEnergy());
231     Double_t cosThetaTh = TMath::Sqrt(mass*mass+pmod*pmod)/(refIndex*pmod);
232     thetaTh[iPart]=0;
233     if(cosThetaTh>=1) continue;
234     thetaTh[iPart] = TMath::ACos(cosThetaTh);
235 //    Double_t sinThetaThNorm = TMath::Sin(thetaTh)/TMath::Sqrt(1-1/(refIndex*refIndex));
236 //    Double_t sigmaThetaTh = (0.014*(1/sinThetaThNorm-1) + 0.0043)*1.25;
237 //    height[iPart] = TMath::Gaus(thetaCer,thetaTh,sigmaThetaTh);
238     height[iPart] = TMath::Gaus(thetaCer,thetaTh[iPart],sigmaPID[iPart],kTRUE);
239     totalHeight +=height[iPart];
240     AliDebug(1,Form(" Particle %s with mass %f with height %f and thetaTH %f",AliPID::ParticleName(iPart),mass,height[iPart],thetaTh[iPart]));
241     AliDebug(1,Form(" partial height %15.14f total height %15.14f",height[iPart],totalHeight));
242   }
243   if(totalHeight<1e-5) {for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++)richPID[iPart]=1.0/AliPID::kSPECIES;return;}
244   for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++) richPID[iPart] = height[iPart]/totalHeight;
245   Int_t iPartNear = TMath::LocMax(AliPID::kSPECIES,richPID);
246   if(TMath::Abs(thetaCer-thetaTh[iPartNear])/sigmaPID[iPartNear]>5) for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++)richPID[iPart]=1.0/AliPID::kSPECIES;
247   //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
248
249 }//CalcProb
250 //__________________________________________________________________________________________________