MUON/MUONmassPlot_ESD.C

   1 #if !defined(__CINT__) || defined(__MAKECINT__)
   2 // ROOT includes
   3 #include "TTree.h"
   4 #include "TBranch.h"
   5 #include "TClonesArray.h"
   6 #include "TLorentzVector.h"
   7 #include "TFile.h"
   8 #include "TH1.h"
   9 #include "TH2.h"
  10 #include "TParticle.h"
  11 #include "TTree.h"
  12 #include <Riostream.h>
  13 #include <TGeoManager.h>
  14
  15 // STEER includes
  16 #include "AliRun.h"
  17 #include "AliLog.h"
  18 #include "AliRunLoader.h"
  19 #include "AliHeader.h"
  20 #include "AliLoader.h"
  21 #include "AliStack.h"
  22 #include "AliMagFMaps.h"
  23 #include "AliESD.h"
  24 #include "AliTracker.h"
  25
  26 // MUON includes
  27 #include "AliMUONTrackParam.h"
  28 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
  29 #include "AliESDMuonTrack.h"
  30 #endif
  31 //
  32 // Macro MUONmassPlot.C for ESD
  33 // Ch. Finck, Subatech, April. 2004
  34 //
  35
  36 // macro to make invariant mass plots
  37 // for combinations of 2 muons with opposite charges,
  38 // from root file "MUON.tracks.root" containing the result of track reconstruction.
  39 // Histograms are stored on the "MUONmassPlot.root" file.
  40 // introducing TLorentzVector for parameter calculations (Pt, P,rap,etc...)
  41 // using Invariant Mass for rapidity.
  42
  43 // Arguments:
  44 //   ExtrapToVertex (default -1)
  45 //      <0: no extrapolation;
  46 //      =0: extrapolation to (0,0,0);
  47 //      >0: extrapolation to ESDVertex if available, else to (0,0,0)
  48 //   FirstEvent (default 0)
  49 //   LastEvent (default 0)
  50 //   ResType (default 553)
  51 //      553 for Upsilon, anything else for J/Psi
  52 //   Chi2Cut (default 100)
  53 //      to keep only tracks with chi2 per d.o.f. < Chi2Cut
  54 //   PtCutMin (default 1)
  55 //      to keep only tracks with transverse momentum > PtCutMin
  56 //   PtCutMax (default 10000)
  57 //      to keep only tracks with transverse momentum < PtCutMax
  58 //   massMin (default 9.17 for Upsilon)
  59 //      &  massMax (default 9.77 for Upsilon)
  60 //         to calculate the reconstruction efficiency for resonances with invariant mass
  61 //         massMin < mass < massMax.
  62
  63 // Add parameters and histograms for analysis
  64
  65 Bool_t MUONmassPlot(Int_t ExtrapToVertex = -1, char* geoFilename = "geometry.root", char* filename = "galice.root",
  66                   Int_t FirstEvent = 0, Int_t LastEvent = 10000, char* esdFileName = "AliESDs.root", Int_t ResType = 553,
  67                   Float_t Chi2Cut = 100., Float_t PtCutMin = 1., Float_t PtCutMax = 10000.,
  68                   Float_t massMin = 9.17,Float_t massMax = 9.77)
  69 {
  70   cout << "MUONmassPlot " << endl;
  71   cout << "FirstEvent " << FirstEvent << endl;
  72   cout << "LastEvent " << LastEvent << endl;
  73   cout << "ResType " << ResType << endl;
  74   cout << "Chi2Cut " << Chi2Cut << endl;
  75   cout << "PtCutMin " << PtCutMin << endl;
  76   cout << "PtCutMax " << PtCutMax << endl;
  77   cout << "massMin " << massMin << endl;
  78   cout << "massMax " << massMax << endl;
  79
  80
  81   //Reset ROOT and connect tree file
  82   gROOT->Reset();
  83
  84   // File for histograms and histogram booking
  85   TFile *histoFile = new TFile("MUONmassPlot.root", "RECREATE");
  86   TH1F *hPtMuon = new TH1F("hPtMuon", "Muon Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  87   TH1F *hPtMuonPlus = new TH1F("hPtMuonPlus", "Muon+ Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  88   TH1F *hPtMuonMinus = new TH1F("hPtMuonMinus", "Muon- Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  89   TH1F *hPMuon = new TH1F("hPMuon", "Muon P (GeV/c)", 100, 0., 200.);
  90   TH1F *hChi2PerDof = new TH1F("hChi2PerDof", "Muon track chi2/d.o.f.", 100, 0., 20.);
  91   TH1F *hInvMassAll = new TH1F("hInvMassAll", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2)", 480, 0., 12.);
  92   TH1F *hInvMassBg = new TH1F("hInvMassBg", "Mu+Mu- invariant mass BG(GeV/c2)", 480, 0., 12.);
  93   TH2F *hInvMassAll_vs_Pt = new TH2F("hInvMassAll_vs_Pt","hInvMassAll_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
  94   TH2F *hInvMassBgk_vs_Pt = new TH2F("hInvMassBgk_vs_Pt","hInvMassBgk_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
  95   TH1F *hInvMassRes;
  96   TH1F *hPrimaryVertex = new TH1F("hPrimaryVertex","SPD reconstructed Z vertex",150,-15,15);
  97
  98   if (ResType == 553) {
  99     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around Upsilon", 60, 8., 11.);
 100   } else {
 101     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around J/Psi", 80, 0., 5.);
 102   }
 103
 104   TH1F *hNumberOfTrack = new TH1F("hNumberOfTrack","nb of track /evt ",20,-0.5,19.5);
 105   TH1F *hRapMuon = new TH1F("hRapMuon"," Muon Rapidity",50,-4.5,-2);
 106   TH1F *hRapResonance = new TH1F("hRapResonance"," Resonance Rapidity",50,-4.5,-2);
 107   TH1F *hPtResonance = new TH1F("hPtResonance", "Resonance Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
 108   TH2F *hThetaPhiPlus = new TH2F("hThetaPhiPlus", "Theta vs Phi +", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
 109   TH2F *hThetaPhiMinus = new TH2F("hThetaPhiMinus", "Theta vs Phi -", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
 110
 111
 112   // settings
 113   Int_t EventInMass = 0;
 114   Int_t EventInMassMatch = 0;
 115   Int_t NbTrigger = 0;
 116
 117   Float_t muonMass = 0.105658389;
 118 //   Float_t UpsilonMass = 9.46037;
 119 //   Float_t JPsiMass = 3.097;
 120
 121   Double_t thetaX, thetaY, pYZ;
 122   Double_t fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1;
 123   Double_t fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2;
 124   Int_t fCharge, fCharge2;
 125
 126   Int_t ntrackhits, nevents;
 127   Double_t fitfmin;
 128   Double_t fZVertex=0;
 129   Double_t fYVertex=0;
 130   Double_t fXVertex=0;
 131
 132   TLorentzVector fV1, fV2, fVtot;
 133
 134   // Import TGeo geometry (needed by AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex)
 135   if (!gGeoManager) {
 136     TGeoManager::Import(geoFilename);
 137     if (!gGeoManager) {
 138       Error("MUONmass_ESD", "getting geometry from file %s failed", filename);
 139       return kFALSE;
 140     }
 141   }
 142
 143   // set mag field
 144   // waiting for mag field in CDB
 145   printf("Loading field map...\n");
 146   AliMagFMaps* field = new AliMagFMaps("Maps","Maps", 1, 1., 10., AliMagFMaps::k5kG);
 147   AliTracker::SetFieldMap(field, kFALSE);
 148
 149   // open run loader and load gAlice, kinematics and header
 150   AliRunLoader* runLoader = AliRunLoader::Open(filename);
 151   if (!runLoader) {
 152     Error("MUONmass_ESD", "getting run loader from file %s failed", filename);
 153     return kFALSE;
 154   }
 155
 156   if (!gAlice) {
 157     Error("MUONmass_ESD", "no galice object found");
 158     return kFALSE;
 159   }
 160
 161
 162   // open the ESD file
 163   TFile* esdFile = TFile::Open(esdFileName);
 164   if (!esdFile || !esdFile->IsOpen()) {
 165     Error("MUONmass_ESD", "opening ESD file %s failed", esdFileName);
 166     return kFALSE;
 167   }
 168
 169   AliESD* esd = new AliESD();
 170   TTree* tree = (TTree*) esdFile->Get("esdTree");
 171   if (!tree) {
 172     Error("CheckESD", "no ESD tree found");
 173     return kFALSE;
 174   }
 175   tree->SetBranchAddress("ESD", &esd);
 176
 177
 178
 179   runLoader->LoadHeader();
 180   nevents = runLoader->GetNumberOfEvents();
 181
 182   AliMUONTrackParam trackParam;
 183
 184   // Loop over events
 185   for (Int_t iEvent = FirstEvent; iEvent <= TMath::Min(LastEvent, nevents - 1); iEvent++) {
 186
 187     // get current event
 188     runLoader->GetEvent(iEvent);
 189
 190     // get the event summary data
 191     tree->GetEvent(iEvent);
 192     if (!esd) {
 193       Error("CheckESD", "no ESD object found for event %d", iEvent);
 194       return kFALSE;
 195     }
 196
 197     // get the SPD reconstructed vertex (vertexer) and fill the histogram
 198     AliESDVertex* Vertex = (AliESDVertex*) esd->GetVertex();
 199     if (Vertex->GetNContributors()) {
 200       fZVertex = Vertex->GetZv();
 201       fYVertex = Vertex->GetYv();
 202       fXVertex = Vertex->GetXv();
 203     }
 204     hPrimaryVertex->Fill(fZVertex);
 205
 206     Int_t nTracks = (Int_t)esd->GetNumberOfMuonTracks() ;
 207
 208     //    printf("\n Nb of events analysed: %d\r",iEvent);
 209     //      cout << " number of tracks: " << nTracks  <<endl;
 210
 211     // set the magnetic field for track extrapolations
 212     AliMUONTrackExtrap::SetField(AliTracker::GetFieldMap());
 213     // loop over all reconstructed tracks (also first track of combination)
 214     for (Int_t iTrack = 0; iTrack <  nTracks;  iTrack++) {
 215
 216       AliESDMuonTrack* muonTrack = new AliESDMuonTrack(*(esd->GetMuonTrack(iTrack)));
 217
 218       // extrapolate to vertex if required and available
 219       if (ExtrapToVertex > 0 && Vertex->GetNContributors()) {
 220         trackParam.GetParamFrom(*muonTrack);
 221         AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, fXVertex, fYVertex, fZVertex);
 222         trackParam.SetParamFor(*muonTrack); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
 223       } else if ((ExtrapToVertex > 0 && !Vertex->GetNContributors()) || ExtrapToVertex == 0){
 224         trackParam.GetParamFrom(*muonTrack);
 225         AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, 0., 0., 0.);
 226         trackParam.SetParamFor(*muonTrack); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
 227       }
 228
 229       thetaX = muonTrack->GetThetaX();
 230       thetaY = muonTrack->GetThetaY();
 231
 232       pYZ     =  1./TMath::Abs(muonTrack->GetInverseBendingMomentum());
 233       fPzRec1  = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + TMath::Tan(thetaY)*TMath::Tan(thetaY));
 234       fPxRec1  = fPzRec1 * TMath::Tan(thetaX);
 235       fPyRec1  = fPzRec1 * TMath::Tan(thetaY);
 236       fCharge = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
 237
 238       fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
 239       fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
 240
 241       ntrackhits = muonTrack->GetNHit();
 242       fitfmin    = muonTrack->GetChi2();
 243
 244       // transverse momentum
 245       Float_t pt1 = fV1.Pt();
 246
 247       // total momentum
 248       Float_t p1 = fV1.P();
 249
 250       // Rapidity
 251       Float_t rapMuon1 = fV1.Rapidity();
 252
 253       // chi2 per d.o.f.
 254       Float_t ch1 =  fitfmin / (2.0 * ntrackhits - 5);
 255 //      printf(" px %f py %f pz %f NHits %d  Norm.chi2 %f charge %d\n",
 256 //           fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, ntrackhits, ch1, fCharge);
 257
 258       // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
 259
 260       if ((ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin) && (pt1 < PtCutMax)) {
 261
 262         // fill histos hPtMuon and hChi2PerDof
 263         hPtMuon->Fill(pt1);
 264         hPMuon->Fill(p1);
 265         hChi2PerDof->Fill(ch1);
 266         hRapMuon->Fill(rapMuon1);
 267         if (fCharge > 0) {
 268           hPtMuonPlus->Fill(pt1);
 269           hThetaPhiPlus->Fill(TMath::ATan2(fPyRec1,fPxRec1)*180./TMath::Pi(),TMath::ATan2(pt1,fPzRec1)*180./3.1415);
 270         } else {
 271           hPtMuonMinus->Fill(pt1);
 272           hThetaPhiMinus->Fill(TMath::ATan2(fPyRec1,fPxRec1)*180./TMath::Pi(),TMath::ATan2(pt1,fPzRec1)*180./3.1415);
 273         }
 274         // loop over second track of combination
 275         for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < nTracks; iTrack2++) {
 276
 277           AliESDMuonTrack* muonTrack2 = new AliESDMuonTrack(*(esd->GetMuonTrack(iTrack2)));
 278
 279           // extrapolate to vertex if required and available
 280           if (ExtrapToVertex > 0 && Vertex->GetNContributors()) {
 281             trackParam.GetParamFrom(*muonTrack2);
 282             AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, fXVertex, fYVertex, fZVertex);
 283             trackParam.SetParamFor(*muonTrack2); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
 284           } else if ((ExtrapToVertex > 0 && !Vertex->GetNContributors()) || ExtrapToVertex == 0){
 285             trackParam.GetParamFrom(*muonTrack2);
 286             AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, 0., 0., 0.);
 287             trackParam.SetParamFor(*muonTrack2); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
 288           }
 289
 290           thetaX = muonTrack2->GetThetaX();
 291           thetaY = muonTrack2->GetThetaY();
 292
 293           pYZ      =  1./TMath::Abs(muonTrack2->GetInverseBendingMomentum());
 294           fPzRec2  = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + TMath::Tan(thetaY)*TMath::Tan(thetaY));
 295           fPxRec2  = fPzRec2 * TMath::Tan(thetaX);
 296           fPyRec2  = fPzRec2 * TMath::Tan(thetaY);
 297           fCharge2 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack2->GetInverseBendingMomentum()));
 298
 299           fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
 300           fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
 301
 302           ntrackhits = muonTrack2->GetNHit();
 303           fitfmin    = muonTrack2->GetChi2();
 304
 305           // transverse momentum
 306           Float_t pt2 = fV2.Pt();
 307
 308           // chi2 per d.o.f.
 309           Float_t ch2 = fitfmin  / (2.0 * ntrackhits - 5);
 310
 311           // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
 312           if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin)  && (pt2 < PtCutMax)) {
 313
 314             // condition for opposite charges
 315             if ((fCharge * fCharge2) == -1) {
 316
 317               // invariant mass
 318               fVtot = fV1 + fV2;
 319               Float_t invMass = fVtot.M();
 320
 321               // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
 322               hInvMassAll->Fill(invMass);
 323               hInvMassRes->Fill(invMass);
 324               hInvMassAll_vs_Pt->Fill(invMass,fVtot.Pt());
 325               Int_t ptTrig;
 326               if (ResType == 553)
 327                 ptTrig =  0x20;// mask for Hpt unlike sign pair
 328               else
 329                 ptTrig =  0x10;// mask for Lpt unlike sign pair
 330
 331               if (esd->GetTriggerMask() &  ptTrig) NbTrigger++;
 332               if (invMass > massMin && invMass < massMax) {
 333                 EventInMass++;
 334                 if (muonTrack2->GetMatchTrigger() && (esd->GetTriggerMask() & ptTrig))// match with trigger
 335                   EventInMassMatch++;
 336
 337                 hRapResonance->Fill(fVtot.Rapidity());
 338                 hPtResonance->Fill(fVtot.Pt());
 339               }
 340
 341             } // if (fCharge * fCharge2) == -1)
 342           } // if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin) && (pt2 < PtCutMax))
 343           delete muonTrack2;
 344         } //  for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < iTrack; iTrack2++)
 345       } // if (ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin)&& (pt1 < PtCutMax) )
 346       delete muonTrack;
 347     } // for (Int_t iTrack = 0; iTrack < nrectracks; iTrack++)
 348
 349     hNumberOfTrack->Fill(nTracks);
 350     //    esdFile->Delete();
 351   } // for (Int_t iEvent = FirstEvent;
 352
 353 // Loop over events for bg event
 354
 355   Double_t thetaPlus,  phiPlus;
 356   Double_t thetaMinus, phiMinus;
 357   Float_t PtMinus, PtPlus;
 358
 359   for (Int_t iEvent = 0; iEvent < hInvMassAll->Integral(); iEvent++) {
 360
 361     hThetaPhiPlus->GetRandom2(phiPlus, thetaPlus);
 362     hThetaPhiMinus->GetRandom2(phiMinus,thetaMinus);
 363     PtPlus = hPtMuonPlus->GetRandom();
 364     PtMinus = hPtMuonMinus->GetRandom();
 365
 366     fPxRec1  = PtPlus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
 367     fPyRec1  = PtPlus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
 368     fPzRec1  = PtPlus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaPlus);
 369
 370     fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
 371     fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
 372
 373     fPxRec2  = PtMinus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
 374     fPyRec2  = PtMinus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
 375     fPzRec2  = PtMinus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaMinus);
 376
 377     fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
 378     fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
 379
 380     // invariant mass
 381     fVtot = fV1 + fV2;
 382
 383     // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
 384     hInvMassBg->Fill(fVtot.M());
 385     hInvMassBgk_vs_Pt->Fill( fVtot.M(), fVtot.Pt() );
 386   }
 387
 388   histoFile->Write();
 389   histoFile->Close();
 390
 391   cout << endl;
 392   cout << "EventInMass " << EventInMass << endl;
 393   cout << "NbTrigger " << NbTrigger << endl;
 394   cout << "EventInMass match with trigger " << EventInMassMatch << endl;
 395
 396   return kTRUE;
 397 }
 398