TOF/AliTOFtrack.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 //
  17 // AliTOFtrack class
  18 //
  19 // Authors: Bologna-CERN-ITEP-Salerno Group
  20 //
  21 // Description: class for handling ESD extracted tracks for TOF matching.
  22 /* $Id$ */
  23
  24 #include <Riostream.h>
  25 #include <TObject.h>
  26 #include "AliTOFtrack.h"
  27 #include "AliESDtrack.h"
  28
  29 ClassImp(AliTOFtrack)
  30
  31 //_____________________________________________________________________________
  32 AliTOFtrack::AliTOFtrack(const AliTOFtrack& t) : AliKalmanTrack(t) {
  33   //
  34   // Copy constructor.
  35   //
  36
  37   SetSeedIndex(t.GetSeedIndex());
  38   SetLabel(t.GetLabel());
  39   fSeedLab=t.GetSeedLabel();
  40   SetChi2(t.GetChi2());
  41
  42   fAlpha=t.fAlpha;
  43   fX=t.fX;
  44
  45   fY=t.fY; fZ=t.fZ; fE=t.fE; fT=t.fT; fC=t.fC;
  46
  47   fCyy=t.fCyy;
  48   fCzy=t.fCzy;  fCzz=t.fCzz;
  49   fCey=t.fCey;  fCez=t.fCez;  fCee=t.fCee;
  50   fCty=t.fCty;  fCtz=t.fCtz;  fCte=t.fCte;  fCtt=t.fCtt;
  51   fCcy=t.fCcy;  fCcz=t.fCcz;  fCce=t.fCce;  fCct=t.fCct;  fCcc=t.fCcc;
  52
  53
  54 }
  55
  56 //_____________________________________________________________________________
  57 AliTOFtrack::AliTOFtrack(const AliESDtrack& t)
  58            :AliKalmanTrack() {
  59   //
  60   // Constructor from AliESDtrack
  61   //
  62
  63   SetSeedIndex(-1);
  64   SetLabel(t.GetLabel());
  65   SetChi2(0.);
  66   SetMass(t.GetMass());
  67
  68   fAlpha = t.GetAlpha();
  69   if      (fAlpha < -TMath::Pi()) fAlpha += 2*TMath::Pi();
  70   else if (fAlpha >= TMath::Pi()) fAlpha -= 2*TMath::Pi();
  71   Double_t x, p[5]; t.GetExternalParameters(x,p);
  72
  73   fX=x;
  74
  75   x = GetConvConst();
  76
  77   fY=p[0];
  78   fZ=p[1];
  79   fT=p[3];
  80   fC=p[4]/x;
  81   fE=fC*fX - p[2];
  82
  83   //Conversion of the covariance matrix
  84   Double_t c[15]; t.GetExternalCovariance(c);
  85
  86   c[10]/=x; c[11]/=x; c[12]/=x; c[13]/=x; c[14]/=x*x;
  87
  88   Double_t c22=fX*fX*c[14] - 2*fX*c[12] + c[5];
  89   Double_t c32=fX*c[13] - c[8];
  90   Double_t c20=fX*c[10] - c[3], c21=fX*c[11] - c[4], c42=fX*c[14] - c[12];
  91
  92   fCyy=c[0 ];
  93   fCzy=c[1 ];   fCzz=c[2 ];
  94   fCey=c20;     fCez=c21;     fCee=c22;
  95   fCty=c[6 ];   fCtz=c[7 ];   fCte=c32;   fCtt=c[9 ];
  96   fCcy=c[10];   fCcz=c[11];   fCce=c42;   fCct=c[13]; fCcc=c[14];
  97
  98   if ((t.GetStatus()&AliESDtrack::kTIME) == 0) return;
  99   StartTimeIntegral();
 100   Double_t times[10]; t.GetIntegratedTimes(times); SetIntegratedTimes(times);
 101   SetIntegratedLength(t.GetIntegratedLength());
 102
 103
 104 }
 105 //____________________________________________________________________________
 106 void AliTOFtrack::GetExternalParameters(Double_t& xr, Double_t x[5]) const {
 107   //
 108   // This function returns external TOF track representation
 109   //
 110      xr=fX;
 111      x[0]=GetY();
 112      x[1]=GetZ();
 113      x[2]=GetSnp();
 114      x[3]=GetTgl();
 115      x[4]=Get1Pt();
 116 }
 117
 118 //_____________________________________________________________________________
 119 void AliTOFtrack::GetExternalCovariance(Double_t cc[15]) const {
 120   //
 121   // This function returns external representation of the covriance matrix.
 122   //
 123   Double_t a=GetConvConst();
 124   Double_t c22=fX*fX*fCcc-2*fX*fCce+fCee;
 125   Double_t c32=fX*fCct-fCte;
 126   Double_t c20=fX*fCcy-fCey, c21=fX*fCcz-fCez, c42=fX*fCcc-fCce;
 127
 128   cc[0 ]=fCyy;
 129   cc[1 ]=fCzy;   cc[2 ]=fCzz;
 130   cc[3 ]=c20;    cc[4 ]=c21;    cc[5 ]=c22;
 131   cc[6 ]=fCty;   cc[7 ]=fCtz;   cc[8 ]=c32;   cc[9 ]=fCtt;
 132   cc[10]=fCcy*a; cc[11]=fCcz*a; cc[12]=c42*a; cc[13]=fCct*a; cc[14]=fCcc*a*a;
 133
 134 }
 135
 136
 137 //_____________________________________________________________________________
 138 void AliTOFtrack::GetCovariance(Double_t cc[15]) const {
 139   //
 140   // Returns the covariance matrix.
 141   //
 142
 143   cc[0]=fCyy;
 144   cc[1]=fCzy;  cc[2]=fCzz;
 145   cc[3]=fCey;  cc[4]=fCez;  cc[5]=fCee;
 146   cc[6]=fCcy;  cc[7]=fCcz;  cc[8]=fCce;  cc[9]=fCcc;
 147   cc[10]=fCty; cc[11]=fCtz; cc[12]=fCte; cc[13]=fCct; cc[14]=fCtt;
 148
 149 }
 150
 151
 152 //_____________________________________________________________________________
 153 Int_t AliTOFtrack::PropagateTo(Double_t xk,Double_t x0,Double_t rho)
 154 {
 155   // Propagates a track of particle with mass=pm to a reference plane
 156   // defined by x=xk through media of density=rho and radiationLength=x0
 157
 158   if (xk == fX) return 1;
 159
 160   if (TMath::Abs(fC*xk - fE) >= 0.90000) {
 161     return 0;
 162   }
 163
 164   // track Length measurement [SR, GSI, 17.02.2003]
 165
 166   Double_t oldX = fX, oldY = fY, oldZ = fZ;
 167
 168   Double_t x1=fX, x2=x1+(xk-x1), dx=x2-x1, y1=fY, z1=fZ;
 169   Double_t c1=fC*x1 - fE;
 170   if((c1*c1) > 1){
 171     return 0;}
 172   Double_t r1=sqrt(1.- c1*c1);
 173   Double_t c2=fC*x2 - fE;
 174   if((c2*c2) > 1) {
 175     return 0;
 176   }
 177   Double_t r2=sqrt(1.- c2*c2);
 178
 179   fY += dx*(c1+c2)/(r1+r2);
 180   fZ += dx*(c1+c2)/(c1*r2 + c2*r1)*fT;
 181
 182   //f = F - 1
 183   Double_t rr=r1+r2, cc=c1+c2, xx=x1+x2;
 184   Double_t f02=-dx*(2*rr + cc*(c1/r1 + c2/r2))/(rr*rr);
 185   Double_t f04= dx*(rr*xx + cc*(c1*x1/r1+c2*x2/r2))/(rr*rr);
 186   Double_t cr=c1*r2+c2*r1;
 187   Double_t f12=-dx*fT*(2*cr + cc*(c2*c1/r1-r1 + c1*c2/r2-r2))/(cr*cr);
 188   Double_t f13= dx*cc/cr;
 189   Double_t f14=dx*fT*(cr*xx-cc*(r1*x2-c2*c1*x1/r1+r2*x1-c1*c2*x2/r2))/(cr*cr);
 190
 191   //b = C*ft
 192   Double_t b00=f02*fCey + f04*fCcy, b01=f12*fCey + f14*fCcy + f13*fCty;
 193   Double_t b10=f02*fCez + f04*fCcz, b11=f12*fCez + f14*fCcz + f13*fCtz;
 194   Double_t b20=f02*fCee + f04*fCce, b21=f12*fCee + f14*fCce + f13*fCte;
 195   Double_t b30=f02*fCte + f04*fCct, b31=f12*fCte + f14*fCct + f13*fCtt;
 196   Double_t b40=f02*fCce + f04*fCcc, b41=f12*fCce + f14*fCcc + f13*fCct;
 197
 198   //a = f*b = f*C*ft
 199   Double_t a00=f02*b20+f04*b40,a01=f02*b21+f04*b41,a11=f12*b21+f14*b41+f13*b31;
 200
 201   //F*C*Ft = C + (a + b + bt)
 202   fCyy += a00 + 2*b00;
 203   fCzy += a01 + b01 + b10;
 204   fCey += b20;
 205   fCty += b30;
 206   fCcy += b40;
 207   fCzz += a11 + 2*b11;
 208   fCez += b21;
 209   fCtz += b31;
 210   fCcz += b41;
 211
 212   fX=x2;
 213
 214   //Multiple scattering  ******************
 215   Double_t d=sqrt((x1-fX)*(x1-fX)+(y1-fY)*(y1-fY)+(z1-fZ)*(z1-fZ));
 216   Double_t p2=(1.+ GetTgl()*GetTgl())/(Get1Pt()*Get1Pt());
 217   Double_t beta2=p2/(p2 + GetMass()*GetMass());
 218   Double_t theta2=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*d/x0*rho;
 219
 220   Double_t ey=fC*fX - fE, ez=fT;
 221   Double_t xz=fC*ez, zz1=ez*ez+1, xy=fE+ey;
 222
 223   fCee += (2*ey*ez*ez*fE+1-ey*ey+ez*ez+fE*fE*ez*ez)*theta2;
 224   fCte += ez*zz1*xy*theta2;
 225   fCtt += zz1*zz1*theta2;
 226   fCce += xz*ez*xy*theta2;
 227   fCct += xz*zz1*theta2;
 228   fCcc += xz*xz*theta2;
 229   /*
 230   Double_t dc22 = (1-ey*ey+xz*xz*fX*fX)*theta2;
 231   Double_t dc32 = (xz*fX*zz1)*theta2;
 232   Double_t dc33 = (zz1*zz1)*theta2;
 233   Double_t dc42 = (xz*fX*xz)*theta2;
 234   Double_t dc43 = (zz1*xz)*theta2;
 235   Double_t dc44 = (xz*xz)*theta2;
 236   fCee += dc22;
 237   fCte += dc32;
 238   fCtt += dc33;
 239   fCce += dc42;
 240   fCct += dc43;
 241   fCcc += dc44;
 242   */
 243   //Energy losses************************
 244   if((5940*beta2/(1-beta2+1e-10) - beta2) < 0){return 0;}
 245
 246   Double_t dE=0.153e-3/beta2*(log(5940*beta2/(1-beta2+1e-10)) - beta2)*d*rho;
 247   if (x1 < x2) dE=-dE;
 248   cc=fC;
 249   fC*=(1.- sqrt(p2+GetMass()*GetMass())/p2*dE);
 250   fE+=fX*(fC-cc);
 251
 252   // track time measurement [SR, GSI 17.02.2002]
 253   if (x1 < x2)
 254   if (IsStartedTimeIntegral()) {
 255     Double_t l2 = (fX-oldX)*(fX-oldX) + (fY-oldY)*(fY-oldY) + (fZ-oldZ)*(fZ-oldZ);
 256     AddTimeStep(TMath::Sqrt(l2));
 257   }
 258
 259   return 1;
 260 }
 261
 262 //_____________________________________________________________________________
 263 Int_t AliTOFtrack::PropagateToInnerTOF( Bool_t holes)
 264 {
 265   // Propagates a track of particle with mass=pm to a reference plane
 266   // defined by x=xk through media of density=rho and radiationLength=x0
 267
 268
 269   Double_t ymax=AliTOFGeometry::RinTOF()*TMath::Tan(0.5*AliTOFGeometry::GetAlpha());
 270   Bool_t skip = kFALSE;
 271   Double_t y=GetYat(AliTOFGeometry::RinTOF(),skip);
 272   if(skip){
 273     return 0;
 274   }
 275   if (y > ymax) {
 276     if (!Rotate(AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
 277       return 0;
 278     }
 279   } else if (y <-ymax) {
 280     if (!Rotate(-AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
 281       return 0;
 282     }
 283   }
 284
 285
 286   Double_t x = GetX();
 287   Int_t nsteps=Int_t((370.-x)/0.5); // 0.5 cm Steps
 288   for (Int_t istep=0;istep<nsteps;istep++){
 289     Float_t xp = x+istep*0.5;
 290     Double_t param[2];
 291     GetPropagationParameters(holes,param);
 292     PropagateTo(xp,param[0],param[1]);
 293
 294   }
 295
 296   if(!PropagateTo(AliTOFGeometry::RinTOF()))return 0;
 297
 298   return 1;
 299
 300 }
 301
 302 //_____________________________________________________________________________
 303 Int_t AliTOFtrack::Rotate(Double_t alpha)
 304 {
 305   // Rotates track parameters in R*phi plane
 306
 307
 308   fAlpha += alpha;
 309   if (fAlpha<-TMath::Pi()) fAlpha += 2*TMath::Pi();
 310   if (fAlpha>=TMath::Pi()) fAlpha -= 2*TMath::Pi();
 311
 312   Double_t x1=fX, y1=fY;
 313   Double_t ca=cos(alpha), sa=sin(alpha);
 314   Double_t r1=fC*fX - fE;
 315
 316   fX = x1*ca + y1*sa;
 317   fY =-x1*sa + y1*ca;
 318   if((r1*r1) > 1) return 0;
 319   fE=fE*ca + (fC*y1 + sqrt(1.- r1*r1))*sa;
 320
 321   Double_t r2=fC*fX - fE;
 322   if (TMath::Abs(r2) >= 0.90000) {
 323     cerr<<" AliTOFtrack warning: Rotation failed !\n";
 324     return 0;
 325   }
 326
 327   if((r2*r2) > 1) return 0;
 328   Double_t y0=fY + sqrt(1.- r2*r2)/fC;
 329   if ((fY-y0)*fC >= 0.) {
 330     cerr<<" AliTOFtrack warning: Rotation failed !!!\n";
 331     return 0;
 332   }
 333
 334   //f = F - 1
 335   Double_t f00=ca-1,    f24=(y1 - r1*x1/sqrt(1.- r1*r1))*sa,
 336            f20=fC*sa,  f22=(ca + sa*r1/sqrt(1.- r1*r1))-1;
 337
 338   //b = C*ft
 339   Double_t b00=fCyy*f00, b02=fCyy*f20+fCcy*f24+fCey*f22;
 340   Double_t b10=fCzy*f00, b12=fCzy*f20+fCcz*f24+fCez*f22;
 341   Double_t b20=fCey*f00, b22=fCey*f20+fCce*f24+fCee*f22;
 342   Double_t b30=fCty*f00, b32=fCty*f20+fCct*f24+fCte*f22;
 343   Double_t b40=fCcy*f00, b42=fCcy*f20+fCcc*f24+fCce*f22;
 344
 345   //a = f*b = f*C*ft
 346   Double_t a00=f00*b00, a02=f00*b02, a22=f20*b02+f24*b42+f22*b22;
 347
 348   //F*C*Ft = C + (a + b + bt)
 349   fCyy += a00 + 2*b00;
 350   fCzy += b10;
 351   fCey += a02+b20+b02;
 352   fCty += b30;
 353   fCcy += b40;
 354   fCez += b12;
 355   fCte += b32;
 356   fCee += a22 + 2*b22;
 357   fCce += b42;
 358
 359   return 1;
 360 }
 361
 362 //_________________________________________________________________________
 363 Double_t AliTOFtrack::GetYat(Double_t xk, Bool_t skip) const {
 364 //-----------------------------------------------------------------
 365 // This function calculates the Y-coordinate of a track at the plane x=xk.
 366 // Needed for matching with the TOF (I.Belikov)
 367 //-----------------------------------------------------------------
 368      skip=kFALSE;
 369      Double_t c1=fC*fX - fE, r1=TMath::Sqrt(TMath::Abs(1.- c1*c1));
 370      Double_t c2=fC*xk - fE, r2=TMath::Sqrt(TMath::Abs(1.- c2*c2));
 371       if( ((1.- c2*c2)<0) || ((1.- c1*c1)<0) ) skip=kTRUE;
 372       return fY + (xk-fX)*(c1+c2)/(r1+r2);
 373 }
 374 //_________________________________________________________________________
 375 void AliTOFtrack::GetPxPyPz(Double_t& px, Double_t& py, Double_t& pz) const
 376 {
 377   // Returns reconstructed track momentum in the global system.
 378
 379   Double_t pt=TMath::Abs(GetPt()); // GeV/c
 380   Double_t r=fC*fX-fE;
 381
 382   Double_t y0;
 383   if(r > 1) { py = pt; px = 0; }
 384   else if(r < -1) { py = -pt; px = 0; }
 385   else {
 386     y0=fY + sqrt(1.- r*r)/fC;
 387     px=-pt*(fY-y0)*fC;    //cos(phi);
 388     py=-pt*(fE-fX*fC);    //sin(phi);
 389   }
 390   pz=pt*fT;
 391   Double_t tmp=px*TMath::Cos(fAlpha) - py*TMath::Sin(fAlpha);
 392   py=px*TMath::Sin(fAlpha) + py*TMath::Cos(fAlpha);
 393   px=tmp;
 394
 395 }
 396
 397 //_________________________________________________________________________
 398 void AliTOFtrack::GetGlobalXYZ(Double_t& x, Double_t& y, Double_t& z) const
 399 {
 400   // Returns reconstructed track coordinates in the global system.
 401
 402   x = fX; y = fY; z = fZ;
 403   Double_t tmp=x*TMath::Cos(fAlpha) - y*TMath::Sin(fAlpha);
 404   y=x*TMath::Sin(fAlpha) + y*TMath::Cos(fAlpha);
 405   x=tmp;
 406
 407 }
 408
 409 //_________________________________________________________________________
 410 void AliTOFtrack::ResetCovariance() {
 411   //
 412   // Resets covariance matrix
 413   //
 414
 415   fCyy*=10.;
 416   fCzy=0.;  fCzz*=10.;
 417   fCey=0.;  fCez=0.;  fCee*=10.;
 418   fCty=0.;  fCtz=0.;  fCte=0.;  fCtt*=10.;
 419   fCcy=0.;  fCcz=0.;  fCce=0.;  fCct=0.;  fCcc*=10.;
 420 }
 421
 422
 423 //_________________________________________________________________________
 424 void AliTOFtrack::ResetCovariance(Float_t mult) {
 425   //
 426   // Resets covariance matrix
 427   //
 428
 429   fCyy*=mult;
 430   fCzy*=0.;  fCzz*=mult;
 431   fCey*=0.;  fCez*=0.;  fCee*=mult;
 432   fCty*=0.;  fCtz*=0.;  fCte*=0.;  fCtt*=mult;
 433   fCcy*=0.;  fCcz*=0.;  fCce*=0.;  fCct*=0.;  fCcc*=mult;
 434 }
 435
 436 //_____________________________________________________________________________
 437 Int_t AliTOFtrack::Compare(const TObject *o) const {
 438   //-----------------------------------------------------------------
 439   // This function compares tracks according to the their curvature
 440   //-----------------------------------------------------------------
 441   AliTOFtrack *t=(AliTOFtrack*)o;
 442   Double_t co=t->GetSigmaY2()*t->GetSigmaZ2();
 443   Double_t c =GetSigmaY2()*GetSigmaZ2();
 444   if (c>co) return 1;
 445   else if (c<co) return -1;
 446   return 0;
 447 }
 448
 449 //_____________________________________________________________________________
 450 void AliTOFtrack::GetPropagationParameters(Bool_t holes, Double_t *param) {
 451
 452  //Get average medium density, x0 while propagating the track
 453
 454   //For TRD holes description
 455
 456   Double_t thetamin = (90.-31.1) * TMath::Pi()/180.;
 457   Double_t thetamax = (90.+31.1) * TMath::Pi()/180.;
 458
 459   Double_t zmin = -55.;
 460   Double_t zmax =  55.;
 461
 462   // Detector inner/outer radii
 463   Double_t rTPC    = 261.53;
 464   Double_t rTPCTRD = 294.5;
 465   Double_t rTRD    = 369.1;
 466
 467   // Medium parameters
 468   Double_t x0TPC = 40.;
 469   Double_t rhoTPC =0.06124;
 470
 471   Double_t x0Air = 36.66;
 472   Double_t rhoAir =1.2931e-3;
 473
 474   Double_t x0TRD = 171.7;
 475   Double_t rhoTRD =0.33;
 476
 477   Int_t isec = GetSector();
 478   Double_t xtr,ytr,ztr;
 479   GetGlobalXYZ(xtr,ytr,ztr);
 480   Float_t thetatr = TMath::ATan2(TMath::Sqrt(xtr*xtr+ytr*ytr),ztr);
 481
 482   if(holes){
 483     if (isec == 0 || isec == 1 || isec == 2 ) {
 484       if( thetatr>=thetamin && thetatr<=thetamax){
 485         x0TRD= x0Air;
 486         rhoTRD = rhoAir;
 487       }
 488     }
 489     if (isec == 11 || isec == 12 || isec == 13 || isec == 14 || isec == 15 ) {
 490       if( ztr>=zmin && ztr<=zmax){
 491         x0TRD= x0Air;
 492         rhoTRD = rhoAir;
 493       }
 494     }
 495   }
 496
 497   if(GetX() <= rTPC)
 498     {param[0]=x0TPC;param[1]=rhoTPC;}
 499   else if(GetX() > rTPC &&  GetX() < rTPCTRD)
 500     {param[0]=x0Air;param[1]=rhoAir;}
 501   else if(GetX() >= rTPCTRD &&  GetX() < rTRD)
 502     {param[0]=x0TRD;param[1]=rhoTRD;}
 503   else if(GetX() >= rTRD )
 504     {param[0]=x0Air;param[1]=rhoAir;}
 505 }