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
  14 // STEER includes
  15 #include "AliRun.h"
  16 #include "AliLog.h"
  17 #include "AliRunLoader.h"
  18 #include "AliHeader.h"
  19 #include "AliLoader.h"
  20 #include "AliStack.h"
  21 #include "AliMagFMaps.h"
  22 #include "AliESD.h"
  23 #include "AliTracker.h"
  24
  25 // MUON includes
  26 #include "AliMUONTrackParam.h"
  27 #include "AliESDMuonTrack.h"
  28 #endif
  29 //
  30 // Macro MUONmassPlot.C for ESD
  31 // Ch. Finck, Subatech, April. 2004
  32 //
  33
  34 // macro to make invariant mass plots
  35 // for combinations of 2 muons with opposite charges,
  36 // from root file "MUON.tracks.root" containing the result of track reconstruction.
  37 // Histograms are stored on the "MUONmassPlot.root" file.
  38 // introducing TLorentzVector for parameter calculations (Pt, P,rap,etc...)
  39 // using Invariant Mass for rapidity.
  40
  41 // Arguments:
  42 //   FirstEvent (default 0)
  43 //   LastEvent (default 0)
  44 //   ResType (default 553)
  45 //      553 for Upsilon, anything else for J/Psi
  46 //   Chi2Cut (default 100)
  47 //      to keep only tracks with chi2 per d.o.f. < Chi2Cut
  48 //   PtCutMin (default 1)
  49 //      to keep only tracks with transverse momentum > PtCutMin
  50 //   PtCutMax (default 10000)
  51 //      to keep only tracks with transverse momentum < PtCutMax
  52 //   massMin (default 9.17 for Upsilon)
  53 //      &  massMax (default 9.77 for Upsilon)
  54 //         to calculate the reconstruction efficiency for resonances with invariant mass
  55 //         massMin < mass < massMax.
  56
  57 // Add parameters and histograms for analysis
  58
  59 Bool_t MUONmassPlot(char* filename = "galice.root", Int_t FirstEvent = 0, Int_t LastEvent = 10000,
  60                   char* esdFileName = "AliESDs.root", Int_t ResType = 553,
  61                   Float_t Chi2Cut = 100., Float_t PtCutMin = 1., Float_t PtCutMax = 10000.,
  62                   Float_t massMin = 9.17,Float_t massMax = 9.77)
  63 {
  64   cout << "MUONmassPlot " << endl;
  65   cout << "FirstEvent " << FirstEvent << endl;
  66   cout << "LastEvent " << LastEvent << endl;
  67   cout << "ResType " << ResType << endl;
  68   cout << "Chi2Cut " << Chi2Cut << endl;
  69   cout << "PtCutMin " << PtCutMin << endl;
  70   cout << "PtCutMax " << PtCutMax << endl;
  71   cout << "massMin " << massMin << endl;
  72   cout << "massMax " << massMax << endl;
  73
  74
  75   //Reset ROOT and connect tree file
  76   gROOT->Reset();
  77
  78   // File for histograms and histogram booking
  79   TFile *histoFile = new TFile("MUONmassPlot.root", "RECREATE");
  80   TH1F *hPtMuon = new TH1F("hPtMuon", "Muon Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  81   TH1F *hPtMuonPlus = new TH1F("hPtMuonPlus", "Muon+ Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  82   TH1F *hPtMuonMinus = new TH1F("hPtMuonMinus", "Muon- Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  83   TH1F *hPMuon = new TH1F("hPMuon", "Muon P (GeV/c)", 100, 0., 200.);
  84   TH1F *hChi2PerDof = new TH1F("hChi2PerDof", "Muon track chi2/d.o.f.", 100, 0., 20.);
  85   TH1F *hInvMassAll = new TH1F("hInvMassAll", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2)", 480, 0., 12.);
  86   TH1F *hInvMassBg = new TH1F("hInvMassBg", "Mu+Mu- invariant mass BG(GeV/c2)", 480, 0., 12.);
  87   TH2F *hInvMassAll_vs_Pt = new TH2F("hInvMassAll_vs_Pt","hInvMassAll_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
  88   TH2F *hInvMassBgk_vs_Pt = new TH2F("hInvMassBgk_vs_Pt","hInvMassBgk_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
  89   TH1F *hInvMassRes;
  90   TH1F *hPrimaryVertex = new TH1F("hPrimaryVertex","SPD reconstructed Z vertex",150,-15,15);
  91
  92   if (ResType == 553) {
  93     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around Upsilon", 60, 8., 11.);
  94   } else {
  95     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around J/Psi", 80, 0., 5.);
  96   }
  97
  98   TH1F *hNumberOfTrack = new TH1F("hNumberOfTrack","nb of track /evt ",20,-0.5,19.5);
  99   TH1F *hRapMuon = new TH1F("hRapMuon"," Muon Rapidity",50,-4.5,-2);
 100   TH1F *hRapResonance = new TH1F("hRapResonance"," Resonance Rapidity",50,-4.5,-2);
 101   TH1F *hPtResonance = new TH1F("hPtResonance", "Resonance Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
 102   TH2F *hThetaPhiPlus = new TH2F("hThetaPhiPlus", "Theta vs Phi +", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
 103   TH2F *hThetaPhiMinus = new TH2F("hThetaPhiMinus", "Theta vs Phi -", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
 104
 105
 106   // settings
 107   Int_t EventInMass = 0;
 108   Int_t EventInMassMatch = 0;
 109   Int_t NbTrigger = 0;
 110
 111   Float_t muonMass = 0.105658389;
 112 //   Float_t UpsilonMass = 9.46037;
 113 //   Float_t JPsiMass = 3.097;
 114
 115   Double_t thetaX, thetaY, pYZ;
 116   Double_t fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1;
 117   Double_t fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2;
 118   Int_t fCharge, fCharge2;
 119
 120   Int_t ntrackhits, nevents;
 121   Double_t fitfmin;
 122   Double_t fZVertex=0;
 123   Double_t fYVertex=0;
 124   Double_t fXVertex=0;
 125
 126   TLorentzVector fV1, fV2, fVtot;
 127
 128   // set mag field
 129   // waiting for mag field in CDB
 130   printf("Loading field map...\n");
 131   AliMagFMaps* field = new AliMagFMaps("Maps","Maps", 1, 1., 10., AliMagFMaps::k4kG);
 132   AliTracker::SetFieldMap(field, kFALSE);
 133
 134   // open run loader and load gAlice, kinematics and header
 135   AliRunLoader* runLoader = AliRunLoader::Open(filename);
 136   if (!runLoader) {
 137     Error("MUONmass_ESD", "getting run loader from file %s failed",
 138             filename);
 139     return kFALSE;
 140   }
 141
 142   if (!gAlice) {
 143     Error("MUONmass_ESD", "no galice object found");
 144     return kFALSE;
 145   }
 146
 147
 148   // open the ESD file
 149   TFile* esdFile = TFile::Open(esdFileName);
 150   if (!esdFile || !esdFile->IsOpen()) {
 151     Error("MUONmass_ESD", "opening ESD file %s failed", esdFileName);
 152     return kFALSE;
 153   }
 154
 155   AliESD* esd = new AliESD();
 156   TTree* tree = (TTree*) esdFile->Get("esdTree");
 157   if (!tree) {
 158     Error("CheckESD", "no ESD tree found");
 159     return kFALSE;
 160   }
 161   tree->SetBranchAddress("ESD", &esd);
 162
 163
 164
 165   runLoader->LoadHeader();
 166   nevents = runLoader->GetNumberOfEvents();
 167
 168   AliMUONTrackParam trackParam;
 169
 170   // Loop over events
 171   for (Int_t iEvent = FirstEvent; iEvent <= TMath::Min(LastEvent, nevents - 1); iEvent++) {
 172
 173     // get current event
 174     runLoader->GetEvent(iEvent);
 175
 176     // get the event summary data
 177     tree->GetEvent(iEvent);
 178     if (!esd) {
 179       Error("CheckESD", "no ESD object found for event %d", iEvent);
 180       return kFALSE;
 181     }
 182
 183     // get the SPD reconstructed vertex (vertexer) and fill the histogram
 184     AliESDVertex* Vertex = (AliESDVertex*) esd->GetVertex();
 185
 186     if (Vertex->GetNContributors()) {
 187       fZVertex = Vertex->GetZv();
 188       fYVertex = Vertex->GetYv();
 189       fXVertex = Vertex->GetXv();
 190
 191     }
 192     hPrimaryVertex->Fill(fZVertex);
 193
 194     Int_t nTracks = (Int_t)esd->GetNumberOfMuonTracks() ;
 195
 196     //    printf("\n Nb of events analysed: %d\r",iEvent);
 197     //      cout << " number of tracks: " << nTracks  <<endl;
 198
 199     // loop over all reconstructed tracks (also first track of combination)
 200     for (Int_t iTrack = 0; iTrack <  nTracks;  iTrack++) {
 201
 202       AliESDMuonTrack* muonTrack = esd->GetMuonTrack(iTrack);
 203
 204       if (!Vertex->GetNContributors()) {
 205         //re-extrapolate to vertex, if not kown before.
 206         trackParam.GetParamFrom(*muonTrack);
 207         trackParam.ExtrapToVertex(fXVertex, fYVertex, fZVertex);
 208         trackParam.SetParamFor(*muonTrack);
 209       }
 210       thetaX = muonTrack->GetThetaX();
 211       thetaY = muonTrack->GetThetaY();
 212
 213       pYZ     =  1./TMath::Abs(muonTrack->GetInverseBendingMomentum());
 214       fPzRec1  = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + TMath::Tan(thetaY)*TMath::Tan(thetaY));
 215       fPxRec1  = fPzRec1 * TMath::Tan(thetaX);
 216       fPyRec1  = fPzRec1 * TMath::Tan(thetaY);
 217       fCharge = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
 218
 219       fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
 220       fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
 221
 222       ntrackhits = muonTrack->GetNHit();
 223       fitfmin    = muonTrack->GetChi2();
 224
 225       // transverse momentum
 226       Float_t pt1 = fV1.Pt();
 227
 228       // total momentum
 229       Float_t p1 = fV1.P();
 230
 231       // Rapidity
 232       Float_t rapMuon1 = fV1.Rapidity();
 233
 234       // chi2 per d.o.f.
 235       Float_t ch1 =  fitfmin / (2.0 * ntrackhits - 5);
 236 //      printf(" px %f py %f pz %f NHits %d  Norm.chi2 %f charge %d\n",
 237 //           fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, ntrackhits, ch1, fCharge);
 238
 239       // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
 240
 241       if ((ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin) && (pt1 < PtCutMax)) {
 242
 243         // fill histos hPtMuon and hChi2PerDof
 244         hPtMuon->Fill(pt1);
 245         hPMuon->Fill(p1);
 246         hChi2PerDof->Fill(ch1);
 247         hRapMuon->Fill(rapMuon1);
 248         if (fCharge > 0) {
 249           hPtMuonPlus->Fill(pt1);
 250           hThetaPhiPlus->Fill(TMath::ATan2(fPyRec1,fPxRec1)*180./TMath::Pi(),TMath::ATan2(pt1,fPzRec1)*180./3.1415);
 251         } else {
 252           hPtMuonMinus->Fill(pt1);
 253           hThetaPhiMinus->Fill(TMath::ATan2(fPyRec1,fPxRec1)*180./TMath::Pi(),TMath::ATan2(pt1,fPzRec1)*180./3.1415);
 254         }
 255         // loop over second track of combination
 256         for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < nTracks; iTrack2++) {
 257
 258           AliESDMuonTrack* muonTrack = esd->GetMuonTrack(iTrack2);
 259
 260           if (!Vertex->GetNContributors()) {
 261             trackParam.GetParamFrom(*muonTrack);
 262             trackParam.ExtrapToVertex(fXVertex, fYVertex, fZVertex);
 263             trackParam.SetParamFor(*muonTrack);
 264           }
 265
 266           thetaX = muonTrack->GetThetaX();
 267           thetaY = muonTrack->GetThetaY();
 268
 269           pYZ      =  1./TMath::Abs(muonTrack->GetInverseBendingMomentum());
 270           fPzRec2  = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + TMath::Tan(thetaY)*TMath::Tan(thetaY));
 271           fPxRec2  = fPzRec2 * TMath::Tan(thetaX);
 272           fPyRec2  = fPzRec2 * TMath::Tan(thetaY);
 273           fCharge2 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
 274
 275           fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
 276           fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
 277
 278           ntrackhits = muonTrack->GetNHit();
 279           fitfmin    = muonTrack->GetChi2();
 280
 281           // transverse momentum
 282           Float_t pt2 = fV2.Pt();
 283
 284           // chi2 per d.o.f.
 285           Float_t ch2 = fitfmin  / (2.0 * ntrackhits - 5);
 286
 287           // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
 288           if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin)  && (pt2 < PtCutMax)) {
 289
 290             // condition for opposite charges
 291             if ((fCharge * fCharge2) == -1) {
 292
 293               // invariant mass
 294               fVtot = fV1 + fV2;
 295               Float_t invMass = fVtot.M();
 296
 297               // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
 298               hInvMassAll->Fill(invMass);
 299               hInvMassRes->Fill(invMass);
 300               hInvMassAll_vs_Pt->Fill(invMass,fVtot.Pt());
 301               Int_t ptTrig;
 302               if (ResType == 553)
 303                 ptTrig =  0x400;// mask for Hpt unlike sign pair
 304               else
 305                 ptTrig =  0x200;// mask for Lpt unlike sign pair
 306
 307               if (esd->GetTriggerMask() &  ptTrig) NbTrigger++;
 308               if (invMass > massMin && invMass < massMax) {
 309                 EventInMass++;
 310                 if (muonTrack->GetMatchTrigger() && (esd->GetTriggerMask() & ptTrig))// match with trigger
 311                   EventInMassMatch++;
 312
 313                 hRapResonance->Fill(fVtot.Rapidity());
 314                 hPtResonance->Fill(fVtot.Pt());
 315               }
 316
 317             } // if (fCharge * fCharge2) == -1)
 318           } // if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin) && (pt2 < PtCutMax))
 319         } //  for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < iTrack; iTrack2++)
 320       } // if (ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin)&& (pt1 < PtCutMax) )
 321     } // for (Int_t iTrack = 0; iTrack < nrectracks; iTrack++)
 322
 323     hNumberOfTrack->Fill(nTracks);
 324     //    esdFile->Delete();
 325   } // for (Int_t iEvent = FirstEvent;
 326
 327 // Loop over events for bg event
 328
 329   Double_t thetaPlus,  phiPlus;
 330   Double_t thetaMinus, phiMinus;
 331   Float_t PtMinus, PtPlus;
 332
 333   for (Int_t iEvent = 0; iEvent < hInvMassAll->Integral(); iEvent++) {
 334
 335     hThetaPhiPlus->GetRandom2(phiPlus, thetaPlus);
 336     hThetaPhiMinus->GetRandom2(phiMinus,thetaMinus);
 337     PtPlus = hPtMuonPlus->GetRandom();
 338     PtMinus = hPtMuonMinus->GetRandom();
 339
 340     fPxRec1  = PtPlus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
 341     fPyRec1  = PtPlus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
 342     fPzRec1  = PtPlus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaPlus);
 343
 344     fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
 345     fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
 346
 347     fPxRec2  = PtMinus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
 348     fPyRec2  = PtMinus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
 349     fPzRec2  = PtMinus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaMinus);
 350
 351     fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
 352     fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
 353
 354     // invariant mass
 355     fVtot = fV1 + fV2;
 356
 357     // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
 358     hInvMassBg->Fill(fVtot.M());
 359     hInvMassBgk_vs_Pt->Fill( fVtot.M(), fVtot.Pt() );
 360   }
 361
 362   histoFile->Write();
 363   histoFile->Close();
 364
 365   cout << endl;
 366   cout << "EventInMass " << EventInMass << endl;
 367   cout << "NbTrigger " << NbTrigger << endl;
 368   cout << "EventInMass match with trigger " << EventInMassMatch << endl;
 369
 370   return kTRUE;
 371 }
 372