PWG3/vertexingHF/AliHFPtSpectrum.h

   1 #ifndef ALIHFPTSPECTRUM_H
   2 #define ALIHFPTSPECTRUM_H
   3
   4 /* Copyright(c) 1998-2010, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   5  * See cxx source for full Copyright notice                               */
   6
   7 /* $Id$ */
   8
   9 //***********************************************************************
  10 // Class AliHFPtSpectrum
  11 // Base class for feed-down corrections on heavy-flavour decays
  12 // computes the cross-section via one of the three implemented methods:
  13 //   0) Consider no feed-down prediction
  14 //   1) Subtract the feed-down with the "fc" method
  15 //       Yield = Reco * fc;  where fc = 1 / ( 1 + (eff_b/eff_c)*(N_b/N_c) ) ;
  16 //   2) Subtract the feed-down with the "Nb" method
  17 //       Yield = Reco - Feed-down (exact formula on the function implementation)
  18 //
  19 //  (the corrected yields per bin are divided by the bin-width)
  20 //
  21 // Author: Z.Conesa, zconesa@in2p3.fr
  22 //***********************************************************************
  23
  24 #include "TNamed.h"
  25 #include "TMath.h"
  26
  27 class TH1;
  28 class TGraphAsymmErrors;
  29 class AliHFSystErr;
  30
  31
  32 class AliHFPtSpectrum: public TNamed
  33 {
  34
  35  public:
  36
  37   // Constructor
  38   AliHFPtSpectrum(const char* name="AliHFPtSpectrum", const char* title="HF feed down correction class", Int_t option=1);
  39   // Copy constructor
  40   AliHFPtSpectrum(const AliHFPtSpectrum &rhs);
  41   // Assignment operator
  42   AliHFPtSpectrum& operator=(const AliHFPtSpectrum &source);
  43   // Destructor
  44   virtual ~AliHFPtSpectrum();
  45
  46   //
  47   // Setters
  48   //
  49   // Set the theoretical direct & feeddown pt spectrum
  50   void SetMCptSpectra(TH1D *hDirect, TH1D *hFeedDown);
  51   // Set the theoretical feeddown pt spectrum
  52   void SetFeedDownMCptSpectra(TH1D *hFeedDown);
  53   // Set the theoretical direct & feeddown pt spectrum upper and lower bounds
  54   void SetMCptDistributionsBounds(TH1D *hDirectMax, TH1D *hDirectMin, TH1D *hFeedDownMax, TH1D *hFeedDownMin);
  55   // Set the theoretical feeddown pt spectrum upper and lower bounds
  56   void SetFeedDownMCptDistributionsBounds(TH1D *hFeedDownMax, TH1D *hFeedDownMin);
  57   // Set the acceptance and efficiency corrections for direct
  58   void SetDirectAccEffCorrection(TH1D *hDirectEff);
  59   // Set the acceptance and efficiency corrections for direct & feeddown
  60   void SetAccEffCorrection(TH1D *hDirectEff, TH1D *hFeedDownEff);
  61   // Set the reconstructed spectrum
  62   void SetReconstructedSpectrum(TH1D *hRec);
  63   void SetReconstructedSpectrumSystematics(TGraphAsymmErrors *gRec);
  64   // Set the calculation option flag for feed-down correction: 0=none, 1=fc , 2=Nb
  65   void SetFeedDownCalculationOption(Int_t option){ fFeedDownOption = option; }
  66   // Set if the calculation has to consider asymmetric uncertaInt_ties or not
  67   void SetComputeAsymmetricUncertainties(Bool_t flag){ fAsymUncertainties = flag; }
  68   // Set the luminosity and its uncertainty
  69   void SetLuminosity(Double_t luminosity, Double_t unc){
  70     fLuminosity[0]=luminosity;  fLuminosity[1]=unc;
  71   }
  72   // Set the trigger efficiency and its uncertainty
  73   void SetTriggerEfficiency(Double_t efficiency, Double_t unc){
  74     fTrigEfficiency[0]=efficiency; fTrigEfficiency[1]=unc;
  75   }
  76   // Set global acceptance x efficiency correction uncertainty (in percentages)
  77   void SetAccEffPercentageUncertainty(Double_t globalEffUnc, Double_t globalBCEffRatioUnc){
  78     fGlobalEfficiencyUncertainties[0] = globalEffUnc;
  79     fGlobalEfficiencyUncertainties[1] = globalBCEffRatioUnc;
  80   }
  81   // Set the normalization factors
  82   void SetNormalization(Double_t normalization){
  83     fLuminosity[0]=normalization; fTrigEfficiency[0]=1.0;
  84   }
  85   void SetNormalization(Double_t nevents, Double_t sigma){
  86     fLuminosity[0]=nevents/sigma; fTrigEfficiency[0]=1.0;
  87   }
  88   void SetNormalization(Double_t nevents, Double_t sigma, Double_t sigmaunc){
  89     fLuminosity[0] = nevents/sigma;
  90     fTrigEfficiency[0] = 1.0;
  91     fLuminosity[1] = fLuminosity[0] * TMath::Sqrt( (1/nevents) + (sigmaunc/sigma)*(sigmaunc/sigma) );
  92   }
  93
  94   //
  95   // Getters
  96   //
  97   // Return the theoretical predictions used for the calculation (rebinned if needed)
  98   TH1D * GetDirectTheoreticalSpectrum() const { return (fhDirectMCpt ? (TH1D*)fhDirectMCpt : NULL); }
  99   TH1D * GetDirectTheoreticalUpperLimitSpectrum() const { return (fhDirectMCptMax ? (TH1D*)fhDirectMCptMax : NULL); }
 100   TH1D * GetDirectTheoreticalLowerLimitSpectrum() const { return (fhDirectMCptMin ? (TH1D*)fhDirectMCptMin : NULL); }
 101   TH1D * GetFeedDownTheoreticalSpectrum() const { return (fhFeedDownMCpt ? (TH1D*)fhFeedDownMCpt : NULL); }
 102   TH1D * GetFeedDownTheoreticalUpperLimitSpectrum() const { return (fhFeedDownMCptMax ? (TH1D*)fhFeedDownMCptMax : NULL); }
 103   TH1D * GetFeedDownTheoreticalLowerLimitSpectrum() const { return (fhFeedDownMCptMin ? (TH1D*)fhFeedDownMCptMin : NULL); }
 104   // Return the acceptance and efficiency corrections (rebinned if needed)
 105   TH1D * GetDirectAccEffCorrection() const { return (fhDirectEffpt ? (TH1D*)fhDirectEffpt : NULL); }
 106   TH1D * GetFeedDownAccEffCorrection() const { return (fhFeedDownEffpt ? (TH1D*)fhFeedDownEffpt : NULL); }
 107   // Return the TGraphAsymmErrors of the feed-down correction (extreme systematics)
 108   TGraphAsymmErrors * GetFeedDownCorrectionFcExtreme() const { return (fgFcExtreme ?  fgFcExtreme : NULL); }
 109   // Return the TGraphAsymmErrors of the feed-down correction (conservative systematics)
 110   TGraphAsymmErrors * GetFeedDownCorrectionFcConservative() const { return (fgFcConservative ?  fgFcConservative : NULL); }
 111   // Return the histogram of the feed-down correction
 112   TH1D * GetHistoFeedDownCorrectionFc() const { return (fhFc ?  (TH1D*)fhFc : NULL); }
 113   // Return the histograms of the feed-down correction bounds
 114   TH1D * GetHistoUpperLimitFeedDownCorrectionFc() const { return (fhFcMax ? (TH1D*)fhFcMax : NULL); }
 115   TH1D * GetHistoLowerLimitFeedDownCorrectionFc() const { return (fhFcMin ? (TH1D*)fhFcMin : NULL); }
 116   // Return the TGraphAsymmErrors of the yield after feed-down correction (systematics but feed-down)
 117   TGraphAsymmErrors * GetFeedDownCorrectedSpectrum() const { return (fgYieldCorr ? fgYieldCorr : NULL); }
 118   // Return the TGraphAsymmErrors of the yield after feed-down correction (feed-down extreme systematics)
 119   TGraphAsymmErrors * GetFeedDownCorrectedSpectrumExtreme() const { return (fgYieldCorrExtreme ? fgYieldCorrExtreme : NULL); }
 120   // Return the TGraphAsymmErrors of the yield after feed-down correction (feed-down conservative systematics)
 121   TGraphAsymmErrors * GetFeedDownCorrectedSpectrumConservative() const { return (fgYieldCorrConservative ? fgYieldCorrConservative : NULL); }
 122   // Return the histogram of the yield after feed-down correction
 123   TH1D * GetHistoFeedDownCorrectedSpectrum() const { return (fhYieldCorr ? (TH1D*)fhYieldCorr : NULL); }
 124   // Return the histogram of the yield after feed-down correction bounds
 125   TH1D * GetHistoUpperLimitFeedDownCorrectedSpectrum() const { return (fhYieldCorrMax ? (TH1D*)fhYieldCorrMax : NULL); }
 126   TH1D * GetHistoLowerLimitFeedDownCorrectedSpectrum() const { return (fhYieldCorrMin ? (TH1D*)fhYieldCorrMin : NULL); }
 127   // Return the equivalent invariant cross-section TGraphAsymmErrors (systematics but feed-down)
 128   TGraphAsymmErrors * GetCrossSectionFromYieldSpectrum() const { return (fgSigmaCorr ? fgSigmaCorr : NULL); }
 129   // Return the equivalent invariant cross-section TGraphAsymmErrors (feed-down extreme systematics)
 130   TGraphAsymmErrors * GetCrossSectionFromYieldSpectrumExtreme() const { return (fgSigmaCorrExtreme ? fgSigmaCorrExtreme : NULL); }
 131   // Return the equivalent invariant cross-section TGraphAsymmErrors (feed-down conservative systematics)
 132   TGraphAsymmErrors * GetCrossSectionFromYieldSpectrumConservative() const { return (fgSigmaCorrConservative ? fgSigmaCorrConservative : NULL); }
 133   // Return the equivalent invariant cross-section histogram
 134   TH1D * GetHistoCrossSectionFromYieldSpectrum() const { return (fhSigmaCorr ? (TH1D*)fhSigmaCorr : NULL); }
 135   // Return the equivalent invariant cross-section histogram bounds
 136   TH1D * GetHistoUpperLimitCrossSectionFromYieldSpectrum() const { return (fhSigmaCorrMax ? (TH1D*)fhSigmaCorrMax : NULL); }
 137   TH1D * GetHistoLowerLimitCrossSectionFromYieldSpectrum() const { return (fhSigmaCorrMin ? (TH1D*)fhSigmaCorrMin : NULL); }
 138
 139   //
 140   // Main function:
 141   //    Compute the invariant cross-section from the yield (correct it)
 142   // variables : analysed delta_y, BR for the final correction, BR b --> decay (relative to the input theoretical prediction)
 143   void ComputeHFPtSpectrum(Double_t deltaY=1.0, Double_t branchingRatioC=1.0, Double_t branchingRatioBintoFinalDecay=1.0);
 144
 145   // Compute the systematic uncertainties
 146   //   taking as input the AliHFSystErr uncertainties
 147   void ComputeSystUncertainties(AliHFSystErr *systematics, Bool_t combineFeedDown);
 148   //
 149   // Drawing the corrected spectrum comparing to theoretical prediction
 150   void DrawSpectrum(TGraphAsymmErrors *gPrediction);
 151
 152   //
 153   // Basic functions
 154   //
 155   void EstimateAndSetDirectEfficiencyRecoBin(TH1D *hSimu, TH1D *hReco);
 156   void EstimateAndSetFeedDownEfficiencyRecoBin(TH1D *hSimu, TH1D *hReco);
 157
 158   //
 159   // Functions to  reweight histograms for testing purposes:
 160   //   to reweight the simulation: hToReweight is reweighted as hReference/hToReweight
 161   TH1D * ReweightHisto(TH1D *hToReweight, TH1D *hReference);
 162   //   to reweight the reco-histos: hRecToReweight is reweighted as hReference/hMCToReweight
 163   TH1D * ReweightRecHisto(TH1D *hRecToReweight, TH1D *hMCToReweight, TH1D *hMCReference);
 164
 165
 166  protected:
 167
 168   // Initialization
 169   Bool_t Initialize();
 170
 171   // Basic functions
 172   //
 173   // Compute the feed-down correction via fc-method
 174   void CalculateFeedDownCorrectionFc();
 175   // Correct the yield for feed-down correction via fc-method
 176   void CalculateFeedDownCorrectedSpectrumFc();
 177   // Correct the yield for feed-down correction via Nb-method
 178   void CalculateFeedDownCorrectedSpectrumNb(Double_t deltaY, Double_t branchingRatioBintoFinalDecay);
 179
 180   // Check histograms consistency function
 181   Bool_t CheckHistosConsistency(TH1D *h1, TH1D *h2);
 182   // Function to rebin the theoretical spectra in the data-reconstructed spectra binning
 183   TH1D * RebinTheoreticalSpectra(TH1D *hTheory, const char *name);
 184   // Function to estimate the efficiency in the data-reconstructed spectra binning
 185   TH1D * EstimateEfficiencyRecoBin(TH1D *hSimu, TH1D *hReco, const char *name);
 186
 187
 188   //
 189   // Input spectra
 190   //
 191   TH1D *fhDirectMCpt;            // Input MC c-->D spectra
 192   TH1D *fhFeedDownMCpt;          // Input MC b-->D spectra
 193   TH1D *fhDirectMCptMax;         // Input MC maximum c-->D spectra
 194   TH1D *fhDirectMCptMin;         // Input MC minimum c-->D spectra
 195   TH1D *fhFeedDownMCptMax;       // Input MC maximum b-->D spectra
 196   TH1D *fhFeedDownMCptMin;       // Input MC minimum b-->D spectra
 197   TH1D *fhDirectEffpt;           // c-->D Acceptance and efficiency correction
 198   TH1D *fhFeedDownEffpt;         // b-->D Acceptance and efficiency correction
 199   TH1D *fhRECpt;                 // all reconstructed D
 200   //
 201   TGraphAsymmErrors *fgRECSystematics; // all reconstructed D Systematic uncertainties
 202   //
 203   // Normalization factors
 204   Double_t fLuminosity[2];           // analyzed luminosity & uncertainty
 205   Double_t fTrigEfficiency[2];       // trigger efficiency & uncertainty
 206   Double_t fGlobalEfficiencyUncertainties[2]; // uncertainties on the efficiency [0]=c, b, [1]=b/c
 207
 208   //
 209   // Output spectra
 210   //
 211   TH1D *fhFc;                            // Correction histo fc = 1 / ( 1 + (eff_b/eff_c)*(N_b/N_c) )
 212   TH1D *fhFcMax;                         // Maximum fc histo
 213   TH1D *fhFcMin;                         // Minimum fc histo
 214   TGraphAsymmErrors * fgFcExtreme;       // Extreme correction as TGraphAsymmErrors
 215   TGraphAsymmErrors * fgFcConservative;  // Extreme correction as TGraphAsymmErrors
 216   TH1D *fhYieldCorr;                     // Corrected yield (stat unc. only)
 217   TH1D *fhYieldCorrMax;                  // Maximum corrected yield
 218   TH1D *fhYieldCorrMin;                  // Minimum corrected yield
 219   TGraphAsymmErrors * fgYieldCorr;              // Corrected yield as TGraphAsymmErrors  (syst but feed-down)
 220   TGraphAsymmErrors * fgYieldCorrExtreme;       // Extreme corrected yield as TGraphAsymmErrors  (syst from feed-down)
 221   TGraphAsymmErrors * fgYieldCorrConservative;  // Conservative corrected yield as TGraphAsymmErrors  (syst from feed-down)
 222   TH1D *fhSigmaCorr;                     // Corrected cross-section (stat unc. only)
 223   TH1D *fhSigmaCorrMax;                  // Maximum corrected cross-section
 224   TH1D *fhSigmaCorrMin;                  // Minimum corrected cross-section
 225   TGraphAsymmErrors * fgSigmaCorr;              // Corrected cross-section as TGraphAsymmErrors (syst but feed-down)
 226   TGraphAsymmErrors * fgSigmaCorrExtreme;       // Extreme corrected cross-section as TGraphAsymmErrors (syst from feed-down)
 227   TGraphAsymmErrors * fgSigmaCorrConservative;  // Conservative corrected cross-section as TGraphAsymmErrors  (syst from feed-down)
 228
 229   //
 230   Int_t fFeedDownOption;            // feed-down correction flag: 0=none, 1=fc, 2=Nb
 231   Bool_t fAsymUncertainties;        // flag: asymmetric uncertainties are (1) or not (0) considered
 232
 233
 234   ClassDef(AliHFPtSpectrum,1) // Class for Heavy Flavor spectra corrections
 235 };
 236
 237 #endif