Modifications needed to use PID framework based mass during tracking and
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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 /* $Id$ */
17
18 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
19 //                                                                         //
20 // AliTOFtrack class                                                       //
21 //                                                                         //
22 // Authors: Bologna-CERN-ITEP-Salerno Group                                //
23 //                                                                         //
24 // Description: class for handling ESD extracted tracks for TOF matching.  //
25 //                                                                         //
26 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
27
28 #include "AliESDtrack.h" 
29 #include "AliTracker.h" 
30
31 #include "AliTOFGeometry.h"
32 #include "AliTOFtrack.h" 
33
34 ClassImp(AliTOFtrack)
35
36 //_____________________________________________________________________________
37 AliTOFtrack::AliTOFtrack() : 
38   AliKalmanTrack(),
39   fSeedInd(-1),
40   fSeedLab(-1)
41 {
42   //
43   // Default constructor.
44   //
45 }                                
46
47 //_____________________________________________________________________________
48 AliTOFtrack::AliTOFtrack(const AliTOFtrack& t) : 
49   AliKalmanTrack(t),
50   fSeedInd(t.fSeedInd),
51   fSeedLab(t.fSeedLab) 
52 {
53   //
54   // Copy constructor.
55   //
56 }                                
57
58 //_____________________________________________________________________________
59 AliTOFtrack::AliTOFtrack(const AliESDtrack& t) :
60   AliKalmanTrack(), 
61   fSeedInd(-1),
62   fSeedLab(-1) 
63 {
64   //
65   // Constructor from AliESDtrack
66   //
67   SetLabel(t.GetLabel());
68   SetChi2(0.);
69   SetMass(t.GetMassForTracking());
70
71   Set(t.GetX(),t.GetAlpha(),t.GetParameter(),t.GetCovariance());
72
73   if ((t.GetStatus()&AliESDtrack::kTIME) == 0) return;
74   StartTimeIntegral();
75   Double_t times[10]; 
76   for(Int_t isp=0;isp<AliPID::kSPECIESC;isp++){
77     times[isp] = t.GetIntegratedTimesOld(isp); // in ps
78   }
79
80   SetIntegratedTimes(times);
81   SetIntegratedLength(t.GetIntegratedLengthOld());
82
83 }              
84
85 //____________________________________________________________________________
86 AliTOFtrack& AliTOFtrack::operator=(const AliTOFtrack &/*source*/)
87 {
88   // ass. op.
89
90   return *this;
91
92 }
93
94 //_____________________________________________________________________________
95 Bool_t AliTOFtrack::PropagateTo(Double_t xk,Double_t /*x0*/,Double_t /*rho*/)
96  {
97   //
98   // Propagates a track of particle with mass=pm to a reference plane 
99   // defined by x=xk through media of density=rho and radiationLength=x0
100   //
101
102   if (xk == GetX()) return kTRUE;
103   
104   Double_t oldX=GetX();//, oldY=GetY(), oldZ=GetZ();
105   Double_t start[3], end[3], mparam[7];
106
107   /* get start position */
108   GetXYZ(start);
109
110   /* propagate the track */
111   Double_t b[3];GetBxByBz(b);
112   if (!AliExternalTrackParam::PropagateToBxByBz(xk,b)) return kFALSE;
113   // OLD used code
114   //Double_t bz=GetBz();
115   //if (!AliExternalTrackParam::PropagateTo(xk,bz)) return kFALSE;
116
117   /* get end position */
118   GetXYZ(end);
119
120   /* add time step to integral */
121 #if 0 /*** OLD ***/
122   Double_t d = TMath::Sqrt((GetX()-oldX)*(GetX()-oldX) + 
123                            (GetY()-oldY)*(GetY()-oldY) + 
124                            (GetZ()-oldZ)*(GetZ()-oldZ));
125   if (IsStartedTimeIntegral() && GetX()>oldX) AddTimeStep(d);
126 #endif
127   Double_t d = TMath::Sqrt((end[0]-start[0])*(end[0]-start[0]) + 
128                            (end[1]-start[1])*(end[1]-start[1]) + 
129                            (end[2]-start[2])*(end[2]-start[2]));
130   if (IsStartedTimeIntegral() && GetX()>oldX) AddTimeStep(d);
131
132   /* get material budget from tracker */
133   AliTracker::MeanMaterialBudget(start, end, mparam);
134   Double_t xTimesRho = mparam[4]*mparam[0];
135   if (oldX < xk) { // CZ
136     xTimesRho = -xTimesRho; // it should be negative in case of outward
137                             // propagation (--> energy decreases)
138   } // CZ
139   Double_t xOverX0   = mparam[1];
140
141   /* correct for mean material */
142   if (!AliExternalTrackParam::CorrectForMeanMaterial(xOverX0,xTimesRho,GetMass())) return kFALSE;
143
144
145 #if 0 /*** OLD ***/
146   if (!AliExternalTrackParam::CorrectForMaterial(d*rho/x0,x0,GetMass())) 
147      return kFALSE;
148 #endif
149
150   /*
151   //Energy losses************************
152   if((5940*beta2/(1-beta2+1e-10) - beta2) < 0){return 0;}
153
154   Double_t dE=0.153e-3/beta2*(log(5940*beta2/(1-beta2+1e-10)) - beta2)*d*rho;
155   //
156   // suspicious part - think about it ?
157   Double_t kinE =  TMath::Sqrt(p2);
158   if (dE>0.8*kinE) dE = 0.8*kinE;  //      
159   if (dE<0)        dE = 0.0;       // not valid region for Bethe bloch 
160   */
161
162   return kTRUE;            
163 }     
164
165 //_____________________________________________________________________________
166 Bool_t AliTOFtrack::PropagateToInnerTOF()
167 {
168   // Propagates a track of particle with mass=pm to a reference plane 
169   // defined by x=xk through media of density=rho and radiationLength=x0
170
171   //const Double_t kAlphac  = TMath::Pi()/9.0; // 20 degree
172   const Double_t kAlphac  = AliTOFGeometry::GetAlpha(); // 20 degree
173   const Double_t kTalphac = TMath::Tan(kAlphac*0.5);
174
175   //const Double_t kStepSize = 0.1; // [cm] Step size
176   const Double_t kStepSize = 0.5; // [cm] Step size
177
178   Double_t x = GetX();
179   //Double_t bz = GetBz();
180
181   //Double_t xyz0[3];
182   //Double_t xyz1[3];
183   //Double_t y;
184   //Double_t z;
185
186   Int_t nsteps = (Int_t)((AliTOFGeometry::Rmin()-x)/kStepSize);
187   for (Int_t istep=0; istep<nsteps; istep++){
188
189     // Critical alpha  - cross sector indication
190
191     Double_t dir = (GetX() > AliTOFGeometry::Rmin()) ? -1.0 : 1.0;
192
193     x = GetX()+dir*kStepSize;
194     if ( x<GetX() && GetX()<AliTOFGeometry::Rmin()) {
195       AliDebug(1,Form("Track doesn't reach rho=%f",AliTOFGeometry::Rmin()));
196       return kFALSE;
197     }
198
199     //GetXYZ(xyz0);
200     //bz = GetBz();
201     //GetXYZAt(x,bz,xyz1);
202     //AliExternalTrackParam::GetYAt(x,bz,y);
203     //AliExternalTrackParam::GetZAt(x,bz,z);
204  
205     if (!(PropagateTo(x,0.,0.))) { /* passing 0.,0. as arguments since now
206                                       this method queries TGeo for material budget
207                                    */
208       return kFALSE;
209     }
210     
211     if (GetY() >  GetX()*kTalphac) {
212       if (!(Rotate(kAlphac))) return kFALSE;
213     } else if (GetY() < -GetX()*kTalphac) {
214       if (!(Rotate(-kAlphac))) return kFALSE;
215     }
216
217   }
218
219   //Bool_t check = PropagateTo(AliTOFGeometry::RinTOF());
220   Bool_t check = PropagateTo(AliTOFGeometry::RinTOF(),0.,0.); /* passing 0.,0. as arguments since now
221                                                                  this method queries TGeo for material budget
222                                                               */
223
224   if (!check) return kFALSE;
225
226   if (GetY() >  GetX()*kTalphac) {
227     if (!(Rotate(kAlphac))) return kFALSE;
228   } else if (GetY() < -GetX()*kTalphac) {
229     if (!(Rotate(-kAlphac))) return kFALSE;
230   }
231
232   return kTRUE;
233   
234 }     
235
236 //_____________________________________________________________________________
237 Bool_t AliTOFtrack::PropagateToInnerTOFold()
238 {
239   // Propagates a track of particle with mass=pm to a reference plane 
240   // defined by x=xk through media of density=rho and radiationLength=x0
241
242
243   Double_t ymax=AliTOFGeometry::RinTOF()*TMath::Tan(0.5*AliTOFGeometry::GetAlpha());
244   Bool_t skip = kFALSE;
245   Double_t y=GetYat(AliTOFGeometry::RinTOF(),skip);
246   if (skip) {
247     return kFALSE;
248   }
249   if (y > ymax) {
250     if (!Rotate(AliTOFGeometry::GetAlpha())) return kFALSE;
251   } else if (y <-ymax) {
252     if (!Rotate(-AliTOFGeometry::GetAlpha())) return kFALSE;
253   }
254   
255   Double_t x = GetX();
256   Int_t nsteps=Int_t((AliTOFGeometry::Rmin()-x)/0.5); // 0.5 cm Steps
257   for (Int_t istep=0;istep<nsteps;istep++){
258     Float_t xp = x+istep*0.5; 
259     //    GetPropagationParameters(param);  
260     if (!(PropagateTo(xp,0.,0.))) { /* passing 0.,0. as arguments since now
261                                        this method queries TGeo for material budget
262                                     */
263       return kFALSE;
264     }
265     
266   }
267   
268   if (!(PropagateTo(AliTOFGeometry::RinTOF()))) return kFALSE;
269
270   return kTRUE;
271   
272 }     
273
274 //_________________________________________________________________________
275 Double_t AliTOFtrack::GetPredictedChi2(const AliCluster3D *c) const {
276   //
277   // Estimate the chi2 of the space point "c" with its cov. matrix elements
278   //
279
280   Double_t p[3]={c->GetX(), c->GetY(), c->GetZ()};
281   Double_t covyz[3]={c->GetSigmaY2(), c->GetSigmaYZ(), c->GetSigmaZ2()};
282   Double_t covxyz[3]={c->GetSigmaX2(), c->GetSigmaXY(), c->GetSigmaXZ()};
283   return AliExternalTrackParam::GetPredictedChi2(p, covyz, covxyz);
284 }
285 //_________________________________________________________________________
286 Bool_t AliTOFtrack::PropagateTo(const AliCluster3D *c) {
287   //
288   // Propagates a track to the plane containing cluster 'c'
289   //
290   Double_t oldX=GetX(), oldY=GetY(), oldZ=GetZ();
291   Double_t p[3]={c->GetX(), c->GetY(), c->GetZ()};
292   Double_t covyz[3]={c->GetSigmaY2(), c->GetSigmaYZ(), c->GetSigmaZ2()};
293   Double_t covxyz[3]={c->GetSigmaX2(), c->GetSigmaXY(), c->GetSigmaXZ()};
294   Double_t bz=GetBz();
295   if (!AliExternalTrackParam::PropagateTo(p, covyz, covxyz, bz)) return kFALSE;
296   if (IsStartedTimeIntegral()) {
297     Double_t d = TMath::Sqrt((GetX()-oldX)*(GetX()-oldX) +
298                              (GetY()-oldY)*(GetY()-oldY) +
299                              (GetZ()-oldZ)*(GetZ()-oldZ));
300     if (GetX()<oldX) d=-d;
301     AddTimeStep(d);
302
303   }
304
305   if (GetY() >  GetX()*TMath::Tan(0.5*AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
306     if (!(Rotate(AliTOFGeometry::GetAlpha()))) return kFALSE;
307   } else if (GetY() < -GetX()*TMath::Tan(0.5*AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
308     if (!(Rotate(-AliTOFGeometry::GetAlpha()))) return kFALSE;
309   }
310
311   return kTRUE;
312 }
313 //_________________________________________________________________________
314 Double_t AliTOFtrack::GetYat(Double_t xk, Bool_t & skip) const {     
315 //-----------------------------------------------------------------
316 // This function calculates the Y-coordinate of a track at the plane x=xk.
317 // Needed for matching with the TOF (I.Belikov)
318 //-----------------------------------------------------------------
319      Double_t y=0.;
320      skip=(!GetYAt(xk,GetBz(),y));
321      return y;
322 }
323
324 //_____________________________________________________________________________
325 Int_t AliTOFtrack::Compare(const TObject *o) const {
326   //-----------------------------------------------------------------
327   // This function compares tracks according to the their curvature
328   //-----------------------------------------------------------------
329   AliTOFtrack *t=(AliTOFtrack*)o;
330   Double_t co=t->GetSigmaY2()*t->GetSigmaZ2();
331   Double_t c =GetSigmaY2()*GetSigmaZ2();
332   if (c>co) return 1;
333   else if (c<co) return -1;
334   return 0;
335 }
336
337
338 //_____________________________________________________________________________
339 void AliTOFtrack::GetPropagationParameters(Double_t *param) {
340
341  //Get average medium density, x0 while propagating the track
342
343   //For TRD holes description
344   /*
345   Double_t thetamin = (90.-31.1) * TMath::Pi()/180.;
346   Double_t thetamax = (90.+31.1) * TMath::Pi()/180.;
347
348   Double_t zmin = -55.;
349   Double_t zmax =  55.;
350   */
351
352   // Detector inner/outer radii
353   Double_t rTPC    = 261.53;
354   Double_t rTPCTRD = 294.5;
355   Double_t rTRD    = 369.1;
356
357   // Medium parameters
358   Double_t x0TPC = 40.;
359   Double_t rhoTPC =0.06124;
360
361   Double_t x0Air = 36.66;
362   Double_t rhoAir =1.2931e-3;
363
364   Double_t x0TRD = 171.7;
365   Double_t rhoTRD =0.33;
366
367   //  Int_t isec = GetSector();
368   Double_t r[3]; GetXYZ(r);
369   //  Float_t thetatr = TMath::ATan2(TMath::Sqrt(r[0]*r[0]+r[1]*r[1]),r[2]);
370
371   /*
372   if(holes){
373     if (isec == 0 || isec == 1 || isec == 2 ) {
374       if( thetatr>=thetamin && thetatr<=thetamax){ 
375         x0TRD= x0Air;
376         rhoTRD = rhoAir;
377       }
378     }
379     if (isec == 11 || isec == 12 || isec == 13 || isec == 14 || isec == 15 ) {
380       if( r[2]>=zmin && r[2]<=zmax){ 
381         x0TRD= x0Air;
382         rhoTRD = rhoAir;
383       }
384     }
385   }
386   */
387   if(GetX() <= rTPC)
388     {param[0]=x0TPC;param[1]=rhoTPC;}
389   else if(GetX() > rTPC &&  GetX() < rTPCTRD)
390     {param[0]=x0Air;param[1]=rhoAir;}
391   else if(GetX() >= rTPCTRD &&  GetX() < rTRD)
392     {param[0]=x0TRD;param[1]=rhoTRD;}
393   else if(GetX() >= rTRD )
394     {param[0]=x0Air;param[1]=rhoAir;}
395 }