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