Transition to NewIO
[u/mrichter/AliRoot.git] / MUON / AliMUONTrackParam.cxx
index 1558622..34e1a15 100644 (file)
  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  **************************************************************************/
 
-/*
-$Log$
-Revision 1.7  2000/10/02 16:58:29  egangler
-Cleaning of the code :
--> coding conventions
--> void Streamers
--> some useless includes removed or replaced by "class" statement
-
-Revision 1.6  2000/09/19 09:49:50  gosset
-AliMUONEventReconstructor package
-* track extrapolation independent from reco_muon.F, use of AliMagF...
-* possibility to use new magnetic field (automatic from generated root file)
-
-Revision 1.5  2000/07/18 16:04:06  gosset
-AliMUONEventReconstructor package:
-* a few minor modifications and more comments
-* a few corrections
-  * right sign for Z of raw clusters
-  * right loop over chambers inside station
-  * symmetrized covariance matrix for measurements (TrackChi2MCS)
-  * right sign of charge in extrapolation (ExtrapToZ)
-  * right zEndAbsorber for Branson correction below 3 degrees
-* use of TVirtualFitter instead of TMinuit for AliMUONTrack::Fit
-* no parameter for AliMUONTrack::Fit() but more fit parameters in Track object
-
-Revision 1.4  2000/07/03 07:53:31  morsch
-Double declaration problem on HP solved.
-
-Revision 1.3  2000/06/30 10:15:48  gosset
-Changes to EventReconstructor...:
-precision fit with multiple Coulomb scattering;
-extrapolation to vertex with Branson correction in absorber (JPC)
-
-Revision 1.2  2000/06/15 07:58:49  morsch
-Code from MUON-dev joined
-
-Revision 1.1.2.3  2000/06/09 21:03:09  morsch
-Make includes consistent with new file structure.
-
-Revision 1.1.2.2  2000/06/09 12:58:05  gosset
-Removed comment beginnings in Log sections of .cxx files
-Suppressed most violations of coding rules
-
-Revision 1.1.2.1  2000/06/07 14:44:53  gosset
-Addition of files for track reconstruction in C++
-*/
-
-//__________________________________________________________________________
+/* $Id$ */
+
+///////////////////////////////////////////////////
+//
+// Track parameters
+// in
+// ALICE
+// dimuon
+// spectrometer
 //
-// Track parameters in ALICE dimuon spectrometer
-//__________________________________________________________________________
+///////////////////////////////////////////////////
 
-#include <iostream.h>
+#include <Riostream.h>
 
 #include "AliCallf77.h" 
-#include "AliMUON.h" 
-#include "AliMUONHitForRec.h" 
-#include "AliMUONSegment.h" 
+#include "AliMUON.h"
 #include "AliMUONTrackParam.h" 
-#include "AliMUONChamber.h" 
+#include "AliMUONChamber.h"
 #include "AliRun.h" 
 #include "AliMagF.h" 
 
@@ -113,44 +71,6 @@ extern "C" {
   }
 }
 
-// Inline functions for Get and Set: inline removed because it does not work !!!!
-Double_t AliMUONTrackParam::GetInverseBendingMomentum(void) {
-  // Get fInverseBendingMomentum
-  return fInverseBendingMomentum;}
-void AliMUONTrackParam::SetInverseBendingMomentum(Double_t InverseBendingMomentum) {
-  // Set fInverseBendingMomentum
-  fInverseBendingMomentum = InverseBendingMomentum;}
-Double_t AliMUONTrackParam::GetBendingSlope(void) {
-  // Get fBendingSlope
-  return fBendingSlope;}
-void AliMUONTrackParam::SetBendingSlope(Double_t BendingSlope) {
-  // Set fBendingSlope
-  fBendingSlope = BendingSlope;}
-Double_t AliMUONTrackParam::GetNonBendingSlope(void) {
-  // Get fNonBendingSlope
-  return fNonBendingSlope;}
-void AliMUONTrackParam::SetNonBendingSlope(Double_t NonBendingSlope) {
-  // Set fNonBendingSlope
-  fNonBendingSlope = NonBendingSlope;}
-Double_t AliMUONTrackParam::GetZ(void) {
-  // Get fZ
-  return fZ;}
-void AliMUONTrackParam::SetZ(Double_t Z) {
-  // Set fZ
-  fZ = Z;}
-Double_t AliMUONTrackParam::GetBendingCoor(void) {
-  // Get fBendingCoor
-  return fBendingCoor;}
-void AliMUONTrackParam::SetBendingCoor(Double_t BendingCoor) {
-  // Set fBendingCoor
-  fBendingCoor = BendingCoor;}
-Double_t AliMUONTrackParam::GetNonBendingCoor(void) {
-  // Get fNonBendingCoor
-  return fNonBendingCoor;}
-void AliMUONTrackParam::SetNonBendingCoor(Double_t NonBendingCoor) {
-  // Set fNonBendingCoor
-  fNonBendingCoor = NonBendingCoor;}
-
   //__________________________________________________________________________
 void AliMUONTrackParam::ExtrapToZ(Double_t Z)
 {
@@ -292,68 +212,145 @@ void AliMUONTrackParam::ExtrapToVertex()
   
   Double_t zAbsorber = 503.0; // to be coherent with the Geant absorber geometry !!!!
   // Extrapolates track parameters upstream to the "Z" end of the front absorber
-  ExtrapToZ(zAbsorber);
+  ExtrapToZ(zAbsorber); // !!!
     // Makes Branson correction (multiple scattering + energy loss)
   BransonCorrection();
+    // Makes a simple magnetic field correction through the absorber
+  FieldCorrection(zAbsorber);
 }
 
+
+//  Keep this version for future developments
   //__________________________________________________________________________
+// void AliMUONTrackParam::BransonCorrection()
+// {
+//   // Branson correction of track parameters
+//   // the entry parameters have to be calculated at the end of the absorber
+//   Double_t zEndAbsorber, zBP, xBP, yBP;
+//   Double_t  pYZ, pX, pY, pZ, pTotal, xEndAbsorber, yEndAbsorber, radiusEndAbsorber2, pT, theta;
+//   Int_t sign;
+//   // Would it be possible to calculate all that from Geant configuration ????
+//   // and to get the Branson parameters from a function in ABSO module ????
+//   // with an eventual contribution from other detectors like START ????
+//   // Radiation lengths outer part theta > 3 degres
+//   static Double_t x01[9] = { 18.8,    // C (cm)
+//                          10.397,   // Concrete (cm)
+//                          0.56,    // Plomb (cm)
+//                          47.26,   // Polyethylene (cm)
+//                          0.56,   // Plomb (cm)
+//                          47.26,   // Polyethylene (cm)
+//                          0.56,   // Plomb (cm)
+//                          47.26,   // Polyethylene (cm)
+//                          0.56 };   // Plomb (cm)
+//   // inner part theta < 3 degres
+//   static Double_t x02[3] = { 18.8,    // C (cm)
+//                          10.397,   // Concrete (cm)
+//                          0.35 };    // W (cm) 
+//   // z positions of the materials inside the absober outer part theta > 3 degres
+//   static Double_t z1[10] = { 90, 315, 467, 472, 477, 482, 487, 492, 497, 502 };
+//   // inner part theta < 3 degres
+//   static Double_t z2[4] = { 90, 315, 467, 503 };
+//   static Bool_t first = kTRUE;
+//   static Double_t zBP1, zBP2, rLimit;
+//   // Calculates z positions of the Branson's planes: zBP1 for outer part and zBP2 for inner part (only at the first call)
+//   if (first) {
+//     first = kFALSE;
+//     Double_t aNBP = 0.0;
+//     Double_t aDBP = 0.0;
+//     Int_t iBound;
+    
+//     for (iBound = 0; iBound < 9; iBound++) {
+//       aNBP = aNBP +
+//     (z1[iBound+1] * z1[iBound+1] * z1[iBound+1] -
+//      z1[iBound]   * z1[iBound]   * z1[iBound]    ) / x01[iBound];
+//       aDBP = aDBP +
+//     (z1[iBound+1] * z1[iBound+1] - z1[iBound]   * z1[iBound]    ) / x01[iBound];
+//     }
+//     zBP1 = (2.0 * aNBP) / (3.0 * aDBP);
+//     aNBP = 0.0;
+//     aDBP = 0.0;
+//     for (iBound = 0; iBound < 3; iBound++) {
+//       aNBP = aNBP +
+//     (z2[iBound+1] * z2[iBound+1] * z2[iBound+1] -
+//      z2[iBound]   * z2[iBound ]  * z2[iBound]    ) / x02[iBound];
+//       aDBP = aDBP +
+//     (z2[iBound+1] * z2[iBound+1] - z2[iBound] * z2[iBound]) / x02[iBound];
+//     }
+//     zBP2 = (2.0 * aNBP) / (3.0 * aDBP);
+//     rLimit = z2[3] * TMath::Tan(3.0 * (TMath::Pi()) / 180.);
+//   }
+
+//   pYZ = TMath::Abs(1.0 / fInverseBendingMomentum);
+//   sign = 1;      
+//   if (fInverseBendingMomentum < 0) sign = -1;     
+//   pZ = pYZ / (TMath::Sqrt(1.0 + fBendingSlope * fBendingSlope)); 
+//   pX = pZ * fNonBendingSlope; 
+//   pY = pZ * fBendingSlope; 
+//   pTotal = TMath::Sqrt(pYZ *pYZ + pX * pX);
+//   xEndAbsorber = fNonBendingCoor; 
+//   yEndAbsorber = fBendingCoor; 
+//   radiusEndAbsorber2 = xEndAbsorber * xEndAbsorber + yEndAbsorber * yEndAbsorber;
+
+//   if (radiusEndAbsorber2 > rLimit*rLimit) {
+//     zEndAbsorber = z1[9];
+//     zBP = zBP1;
+//   } else {
+//     zEndAbsorber = z2[3];
+//     zBP = zBP2;
+//   }
+
+//   xBP = xEndAbsorber - (pX / pZ) * (zEndAbsorber - zBP);
+//   yBP = yEndAbsorber - (pY / pZ) * (zEndAbsorber - zBP);
+
+//   // new parameters after Branson and energy loss corrections
+//   pZ = pTotal * zBP / TMath::Sqrt(xBP * xBP + yBP * yBP + zBP * zBP);
+//   pX = pZ * xBP / zBP;
+//   pY = pZ * yBP / zBP;
+//   fBendingSlope = pY / pZ;
+//   fNonBendingSlope = pX / pZ;
+  
+//   pT = TMath::Sqrt(pX * pX + pY * pY);      
+//   theta = TMath::ATan2(pT, pZ); 
+//   pTotal =
+//     TotalMomentumEnergyLoss(rLimit, pTotal, theta, xEndAbsorber, yEndAbsorber);
+
+//   fInverseBendingMomentum = (sign / pTotal) *
+//     TMath::Sqrt(1.0 +
+//             fBendingSlope * fBendingSlope +
+//             fNonBendingSlope * fNonBendingSlope) /
+//     TMath::Sqrt(1.0 + fBendingSlope * fBendingSlope);
+
+//   // vertex position at (0,0,0)
+//   // should be taken from vertex measurement ???
+//   fBendingCoor = 0.0;
+//   fNonBendingCoor = 0;
+//   fZ= 0;
+// }
+
 void AliMUONTrackParam::BransonCorrection()
 {
   // Branson correction of track parameters
   // the entry parameters have to be calculated at the end of the absorber
-  Double_t zEndAbsorber, zBP, xBP, yBP;
-  Double_t  pYZ, pX, pY, pZ, pTotal, xEndAbsorber, yEndAbsorber, radiusEndAbsorber2, pT, theta;
-  Int_t sign;
+  // simplified version: the z positions of Branson's planes are no longer calculated
+  // but are given as inputs. One can use the macros MUONTestAbso.C and DrawTestAbso.C
+  // to test this correction. 
   // Would it be possible to calculate all that from Geant configuration ????
   // and to get the Branson parameters from a function in ABSO module ????
   // with an eventual contribution from other detectors like START ????
-  // Radiation lengths outer part theta > 3 degres
-  static Double_t x01[9] = { 18.8,    // C (cm)
-                            10.397,   // Concrete (cm)
-                            0.56,    // Plomb (cm)
-                            47.26,   // Polyethylene (cm)
-                            0.56,   // Plomb (cm)
-                            47.26,   // Polyethylene (cm)
-                            0.56,   // Plomb (cm)
-                            47.26,   // Polyethylene (cm)
-                            0.56 };   // Plomb (cm)
-  // inner part theta < 3 degres
-  static Double_t x02[3] = { 18.8,    // C (cm)
-                            10.397,   // Concrete (cm)
-                            0.35 };    // W (cm) 
-  // z positions of the materials inside the absober outer part theta > 3 degres
-  static Double_t z1[10] = { 90, 315, 467, 472, 477, 482, 487, 492, 497, 502 };
-  // inner part theta < 3 degres
-  static Double_t z2[4] = { 90, 315, 467, 503 };
+  Double_t  zBP, xBP, yBP;
+  Double_t  pYZ, pX, pY, pZ, pTotal, xEndAbsorber, yEndAbsorber, radiusEndAbsorber2, pT, theta;
+  Int_t sign;
   static Bool_t first = kTRUE;
-  static Double_t zBP1, zBP2, rLimit;
-  // Calculates z positions of the Branson's planes: zBP1 for outer part and zBP2 for inner part (only at the first call)
+  static Double_t zBP1, zBP2, rLimit, thetaLimit, zEndAbsorber;
+  // zBP1 for outer part and zBP2 for inner part (only at the first call)
   if (first) {
     first = kFALSE;
-    Double_t aNBP = 0.0;
-    Double_t aDBP = 0.0;
-    Int_t iBound;
-    
-    for (iBound = 0; iBound < 9; iBound++) {
-      aNBP = aNBP +
-       (z1[iBound+1] * z1[iBound+1] * z1[iBound+1] -
-        z1[iBound]   * z1[iBound]   * z1[iBound]    ) / x01[iBound];
-      aDBP = aDBP +
-       (z1[iBound+1] * z1[iBound+1] - z1[iBound]   * z1[iBound]    ) / x01[iBound];
-    }
-    zBP1 = (2.0 * aNBP) / (3.0 * aDBP);
-    aNBP = 0.0;
-    aDBP = 0.0;
-    for (iBound = 0; iBound < 3; iBound++) {
-      aNBP = aNBP +
-       (z2[iBound+1] * z2[iBound+1] * z2[iBound+1] -
-        z2[iBound]   * z2[iBound ]  * z2[iBound]    ) / x02[iBound];
-      aDBP = aDBP +
-       (z2[iBound+1] * z2[iBound+1] - z2[iBound] * z2[iBound]) / x02[iBound];
-    }
-    zBP2 = (2.0 * aNBP) / (3.0 * aDBP);
-    rLimit = z2[3] * TMath::Tan(3.0 * (TMath::Pi()) / 180.);
+  
+    zEndAbsorber = 503;
+    thetaLimit = 3.0 * (TMath::Pi()) / 180.;
+    rLimit = zEndAbsorber * TMath::Tan(thetaLimit);
+    zBP1 = 450; // values close to those calculated with EvalAbso.C
+    zBP2 = 480;
   }
 
   pYZ = TMath::Abs(1.0 / fInverseBendingMomentum);
@@ -368,10 +365,8 @@ void AliMUONTrackParam::BransonCorrection()
   radiusEndAbsorber2 = xEndAbsorber * xEndAbsorber + yEndAbsorber * yEndAbsorber;
 
   if (radiusEndAbsorber2 > rLimit*rLimit) {
-    zEndAbsorber = z1[9];
     zBP = zBP1;
   } else {
-    zEndAbsorber = z2[3];
     zBP = zBP2;
   }
 
@@ -379,16 +374,18 @@ void AliMUONTrackParam::BransonCorrection()
   yBP = yEndAbsorber - (pY / pZ) * (zEndAbsorber - zBP);
 
   // new parameters after Branson and energy loss corrections
-  pZ = pTotal * zBP / TMath::Sqrt(xBP * xBP + yBP * yBP + zBP * zBP);
-  pX = pZ * xBP / zBP;
-  pY = pZ * yBP / zBP;
+//   Float_t zSmear = zBP - gRandom->Gaus(0.,2.);  // !!! possible smearing of Z vertex position
+  Float_t zSmear = zBP;
+  
+  pZ = pTotal * zSmear / TMath::Sqrt(xBP * xBP + yBP * yBP + zSmear * zSmear);
+  pX = pZ * xBP / zSmear;
+  pY = pZ * yBP / zSmear;
   fBendingSlope = pY / pZ;
   fNonBendingSlope = pX / pZ;
   
   pT = TMath::Sqrt(pX * pX + pY * pY);      
   theta = TMath::ATan2(pT, pZ); 
-  pTotal =
-    TotalMomentumEnergyLoss(rLimit, pTotal, theta, xEndAbsorber, yEndAbsorber);
+  pTotal = TotalMomentumEnergyLoss(thetaLimit, pTotal, theta);
 
   fInverseBendingMomentum = (sign / pTotal) *
     TMath::Sqrt(1.0 +
@@ -404,30 +401,75 @@ void AliMUONTrackParam::BransonCorrection()
 }
 
   //__________________________________________________________________________
-Double_t AliMUONTrackParam::TotalMomentumEnergyLoss(Double_t rLimit, Double_t pTotal, Double_t theta, Double_t xEndAbsorber, Double_t yEndAbsorber)
+Double_t AliMUONTrackParam::TotalMomentumEnergyLoss(Double_t thetaLimit, Double_t pTotal, Double_t theta)
 {
   // Returns the total momentum corrected from energy loss in the front absorber
+  // One can use the macros MUONTestAbso.C and DrawTestAbso.C
+  // to test this correction. 
+  // Momentum energy loss behaviour evaluated with the simulation of single muons (april 2002)
   Double_t deltaP, pTotalCorrected;
 
-  Double_t radiusEndAbsorber2 =
-    xEndAbsorber *xEndAbsorber + yEndAbsorber * yEndAbsorber;
-  // Parametrization to be redone according to change of absorber material ????
+   // Parametrization to be redone according to change of absorber material ????
   // See remark in function BransonCorrection !!!!
   // The name is not so good, and there are many arguments !!!!
-  if (radiusEndAbsorber2 < rLimit * rLimit) {
-    if (pTotal < 15) {
-      deltaP = 2.737 + 0.0494 * pTotal - 0.001123 * pTotal * pTotal;
+  if (theta  < thetaLimit ) {
+    if (pTotal < 20) {
+      deltaP = 2.5938 + 0.0570 * pTotal - 0.001151 * pTotal * pTotal;
     } else {
-      deltaP = 3.0643 + 0.01346 *pTotal;
+      deltaP = 3.0714 + 0.011767 *pTotal;
     }
   } else {
-    if (pTotal < 15) {
-      deltaP  = 2.1380 + 0.0351 * pTotal - 0.000853 * pTotal * pTotal;
+    if (pTotal < 20) {
+      deltaP  = 2.1207 + 0.05478 * pTotal - 0.00145079 * pTotal * pTotal;
     } else { 
-      deltaP = 2.407 + 0.00702 * pTotal;
+      deltaP = 2.6069 + 0.0051705 * pTotal;
     }
   }
   pTotalCorrected = pTotal + deltaP / TMath::Cos(theta);
   return pTotalCorrected;
 }
 
+  //__________________________________________________________________________
+void AliMUONTrackParam::FieldCorrection(Double_t Z)
+{
+  // 
+  // Correction of the effect of the magnetic field in the absorber
+  // Assume a constant field along Z axis.
+
+  Float_t b[3],x[3]; 
+  Double_t bZ;
+  Double_t pYZ,pX,pY,pZ,pT;
+  Double_t pXNew,pYNew;
+  Double_t c;
+
+  pYZ = TMath::Abs(1.0 / fInverseBendingMomentum);
+  c = TMath::Sign(1.0,fInverseBendingMomentum); // particle charge 
+  pZ = pYZ / (TMath::Sqrt(1.0 + fBendingSlope * fBendingSlope)); 
+  pX = pZ * fNonBendingSlope; 
+  pY = pZ * fBendingSlope;
+  pT = TMath::Sqrt(pX*pX+pY*pY);
+
+  if (pZ <= 0) return;
+  x[2] = Z/2;
+  x[0] = x[2]*fNonBendingSlope;  
+  x[1] = x[2]*fBendingSlope;
+
+  // Take magn. field value at position x.
+  gAlice->Field()->Field(x, b);
+  bZ =  b[2];
+  // Transverse momentum rotation
+  // Parameterized with the study of DeltaPhi = phiReco - phiGen as a function of pZ.
+  Double_t phiShift = c*0.436*0.0003*bZ*Z/pZ;  
+  
+ // Rotate momentum around Z axis.
+  pXNew = pX*TMath::Cos(phiShift) - pY*TMath::Sin(phiShift);
+  pYNew = pX*TMath::Sin(phiShift) + pY*TMath::Cos(phiShift);
+  fBendingSlope = pYNew / pZ;
+  fNonBendingSlope = pXNew / pZ;
+  
+  fInverseBendingMomentum = c / TMath::Sqrt(pYNew*pYNew+pZ*pZ);
+}