PWG4/AliGammaMCReader.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 /* $Id$ */
  16
  17 /* History of cvs commits:
  18  *
  19  * $Log$
  20  * Revision 1.5  2007/11/17 16:41:07  gustavo
  21  * mc handler should not be set in the analysis task, but in the startup analysis macro (MG)
  22  *
  23  * Revision 1.4  2007/10/29 13:48:42  gustavo
  24  * Corrected coding violations
  25  *
  26  *
  27  */
  28
  29 //_________________________________________________________________________
  30 // Class for reading data (Kinematics) in order to do prompt gamma correlations
  31 //  Class created from old AliPHOSGammaJet
  32 //  (see AliRoot versions previous Release 4-09)
  33 //
  34 //*-- Author: Gustavo Conesa (LNF-INFN)
  35 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  36
  37
  38 // --- ROOT system ---
  39
  40 #include <TFile.h>
  41 #include <TParticle.h>
  42 #include <TH2.h>
  43 #include <TChain.h>
  44 #include <TRandom.h>
  45 #include <TArrayI.h>
  46 #include <TClonesArray.h>
  47
  48 //---- ANALYSIS system ----
  49 #include "AliGammaMCReader.h"
  50 #include "Riostream.h"
  51 #include "AliLog.h"
  52 #include "AliStack.h"
  53
  54 ClassImp(AliGammaMCReader)
  55
  56 //____________________________________________________________________________
  57 AliGammaMCReader::AliGammaMCReader() :
  58   AliGammaReader(), fDecayPi0(0), fCheckOverlapping(kFALSE),  fNeutralParticlesArray(0x0)
  59 {
  60   //Ctor
  61
  62   //Initialize parameters
  63   InitParameters();
  64   fDataType = kMC;
  65
  66 }
  67
  68 //____________________________________________________________________________
  69 AliGammaMCReader::AliGammaMCReader(const AliGammaMCReader & g) :
  70   AliGammaReader(g), fDecayPi0(g.fDecayPi0), fCheckOverlapping(g.fCheckOverlapping),
  71   fNeutralParticlesArray(g.fNeutralParticlesArray?new TArrayI(*g.fNeutralParticlesArray):0x0)
  72 {
  73   // cpy ctor
  74 }
  75
  76 //_________________________________________________________________________
  77 AliGammaMCReader & AliGammaMCReader::operator = (const AliGammaMCReader & source)
  78 {
  79   // assignment operator
  80
  81   if(&source == this) return *this;
  82
  83   fDecayPi0 = source.fDecayPi0;
  84   fCheckOverlapping = source.fCheckOverlapping;
  85   delete fNeutralParticlesArray;
  86   fNeutralParticlesArray = source.fNeutralParticlesArray?new TArrayI(*source.fNeutralParticlesArray):0x0;
  87   return *this;
  88
  89 }
  90
  91 //_________________________________
  92 AliGammaMCReader::~AliGammaMCReader() {
  93   //Dtor
  94
  95   delete fNeutralParticlesArray ;
  96
  97 }
  98
  99 //___________________________________________________________________________
 100 void AliGammaMCReader::CaseDecayGamma(Int_t index, TParticle * particle, AliStack * sta,
 101                                   TClonesArray * plEMCAL, Int_t &indexEMCAL,
 102                                   TClonesArray * plPHOS, Int_t &indexPHOS){
 103   //In case pi0 are decayed by pythia, check if mother is pi0 and in such case look if
 104   //there is overlapping. Send particle=pi0 if there is overlapping.
 105
 106   TParticle * pmother =sta->Particle(particle->GetFirstMother());
 107   if(pmother->GetPdgCode() == 111 && pmother->GetNDaughters() == 2) {//Do not consider 3 particle decay case
 108     Int_t idaug0 = pmother->GetDaughter(0);
 109     Int_t idaug1 = pmother->GetDaughter(1);
 110     TParticle * pdaug0 = sta -> Particle(idaug0);
 111     TParticle * pdaug1 = sta -> Particle(idaug1);
 112
 113     if((index ==  idaug0 &&  pdaug0->Pt() > fNeutralPtCut) ||
 114        (index ==  idaug1 &&  pdaug0->Pt() <= fNeutralPtCut)){//Check decay when first daughter arrives, do nothing with second.
 115
 116       FillListWithDecayGammaOrPi0(pmother, pdaug0, pdaug1, plEMCAL, indexEMCAL, plPHOS, indexPHOS);
 117
 118     }
 119   }//mother is a pi0 with 2 daughters
 120   else{
 121
 122     if(IsInPHOS(particle->Phi(),particle->Eta())) {
 123       TParticle * pmother =sta->Particle(particle->GetFirstMother());
 124       SetPhotonStatus(particle,pmother);
 125       new((*plPHOS)[indexPHOS++])  TParticle(*particle) ;
 126     }
 127     else if(IsInEMCAL(particle->Phi(),particle->Eta())){
 128       TParticle * pmother =sta->Particle(particle->GetFirstMother());
 129       SetPhotonStatus(particle,pmother);
 130       new((*plEMCAL)[indexEMCAL++])  TParticle(*particle) ;
 131     }
 132   }
 133 }
 134
 135 //___________________________________________________________________________
 136  void AliGammaMCReader::CaseGeantDecay(TParticle * particle, AliStack * stack,
 137                                    TClonesArray * plEMCAL, Int_t &indexEMCAL,
 138                                    TClonesArray * plPHOS, Int_t &indexPHOS){
 139    //Find decay gamma from pi0, decayed by GEANT and put them in the list.
 140
 141    Int_t ndaug = particle->GetNDaughters() ;
 142    TParticle * d1 = new TParticle();
 143    TParticle * d2 = new TParticle();
 144
 145    if(ndaug > 0){//At least 1 daugther
 146      d1 = stack->Particle(particle->GetDaughter(0));
 147      if (ndaug > 1 )
 148        d2 = stack->Particle(particle->GetDaughter(1));
 149
 150      FillListWithDecayGammaOrPi0(particle, d1, d2, plEMCAL, indexEMCAL, plPHOS, indexPHOS);
 151
 152    }// ndaugh > 0
 153  }
 154
 155 //___________________________________________________________________________
 156 void AliGammaMCReader::CasePi0Decay(TParticle * pPi0,
 157                                     TClonesArray * plEMCAL, Int_t &indexEMCAL,
 158                                     TClonesArray * plPHOS, Int_t &indexPHOS){
 159
 160   //Decays pi0, see if aperture angle is small and then add the pi0 or the 2 gamma
 161
 162   TLorentzVector lvPi0, lvGamma1, lvGamma2 ;
 163   //Double_t angle = 0;
 164
 165   lvPi0.SetPxPyPzE(pPi0->Px(),pPi0->Py(),pPi0->Pz(),pPi0->Energy());
 166
 167   //Decay
 168   MakePi0Decay(lvPi0,lvGamma1,lvGamma2);//,angle);
 169
 170   //Check if Pi0 is in the acceptance of the calorimeters, if aperture angle is small, keep it
 171   TParticle * pPhoton1 = new TParticle(22,1,0,0,0,0,lvGamma1.Px(),lvGamma1.Py(),
 172                                       lvGamma1.Pz(),lvGamma1.E(),0,0,0,0);
 173   TParticle * pPhoton2 = new TParticle(22,1,0,0,0,0,lvGamma2.Px(),lvGamma2.Py(),
 174                                       lvGamma2.Pz(),lvGamma2.E(),0,0,0,0);
 175
 176   FillListWithDecayGammaOrPi0(pPi0, pPhoton1, pPhoton2, plEMCAL, indexEMCAL, plPHOS, indexPHOS);
 177
 178 }
 179
 180 //_______________________________________________________________
 181 void AliGammaMCReader::InitParameters()
 182 {
 183
 184   //Initialize the parameters of the analysis.
 185
 186   fDecayPi0 = kGeantDecay;
 187   fCheckOverlapping = kTRUE ;
 188
 189   Int_t pdgarray[]={12,14,16};// skip neutrinos
 190   fNeutralParticlesArray = new TArrayI(3, pdgarray);
 191
 192 }
 193
 194 //____________________________________________________________________________
 195 void AliGammaMCReader::CreateParticleList(TObject * data, TObject *,
 196                                           TClonesArray * plCh,
 197                                           TClonesArray * plEMCAL,
 198                                           TClonesArray * plPHOS,
 199                                           TClonesArray *plParton,TClonesArray *,TClonesArray *)
 200 {
 201   //Create list of particles from EMCAL, PHOS and CTS.
 202   AliStack * stack = (AliStack *) data ;
 203   Int_t indexCh     = plCh->GetEntries() ;
 204   Int_t indexEMCAL = plEMCAL->GetEntries() ;
 205   Int_t indexPHOS = plPHOS->GetEntries() ;
 206   Int_t indexParton = plParton->GetEntries() ;
 207   Int_t iParticle = 0 ;
 208   Double_t charge = 0.;
 209
 210   for (iParticle=0 ; iParticle <  stack->GetNprimary() ; iParticle++) {
 211     TParticle * particle = stack->Particle(iParticle);
 212
 213     //Keep partons
 214     if(particle->GetStatusCode() == 21 && iParticle>=2){//All partons, not nucleus
 215       new((*plParton)[indexParton++])  TParticle(*particle) ;
 216     }
 217
 218     //Keep Stable particles
 219     if((particle->GetStatusCode() == 1) && (particle->Pt() > 0)){
 220
 221       charge = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(particle->GetPdgCode())->Charge();
 222
 223       //---------- Charged particles ----------------------
 224       if( fSwitchOnCTS && (charge != 0) && (particle->Pt() > fChargedPtCut)){
 225         //Particles in CTS acceptance
 226         if(TMath::Abs(particle->Eta())<fCTSEtaCut){
 227           //Fill lists
 228           new((*plCh)[indexCh++])       TParticle(*particle) ;
 229         }
 230       }
 231
 232       //-------------Neutral particles ----------------------
 233       else if((charge == 0) && particle->Pt() > fNeutralPtCut ){ //&&
 234         //TMath::Abs(particle->GetPdgCode())>16){//Avoid neutrinos
 235
 236         if(particle->GetPdgCode()!=111){
 237           //In case that we force PYTHIA to decay pi0, and we want to check the overlapping of
 238           // the decay gamma.
 239           if(particle->GetPdgCode() == 22 && fDecayPi0==kDecayGamma){
 240             CaseDecayGamma(iParticle,particle, stack,plEMCAL, indexEMCAL, plPHOS, indexPHOS); //If pythia decays pi0
 241           }
 242           else{
 243             //Take out some particles like neutrinos
 244             if(!SkipNeutralParticles(particle->GetPdgCode()) && !particle->IsPrimary()){ // protection added (MG)
 245               TParticle * pmother =stack->Particle(particle->GetFirstMother());
 246               if(IsInPHOS(particle->Phi(),particle->Eta())){
 247                 if(particle->GetPdgCode()==22)SetPhotonStatus(particle,pmother);
 248                 new((*plPHOS)[indexPHOS++])  TParticle(*particle) ;
 249               }
 250               else if(IsInEMCAL(particle->Phi(),particle->Eta())){
 251                 if(particle->GetPdgCode()==22) SetPhotonStatus(particle,pmother);
 252                 new((*plEMCAL)[indexEMCAL++])  TParticle(*particle) ;
 253               }
 254             }//skip neutral particles
 255           }//Case kDecayGamma
 256         }//no pi0
 257         else{
 258           if(fDecayPi0 == kNoDecay){//keep the pi0 do not decay
 259             if(IsInPHOS(particle->Phi(),particle->Eta()))
 260               new((*plPHOS)[indexPHOS++])  TParticle(*particle) ;
 261             else if(IsInEMCAL(particle->Phi(),particle->Eta()))
 262               new((*plEMCAL)[indexEMCAL++])  TParticle(*particle) ;
 263           }//nodecay
 264           else if(fDecayPi0 == kDecay)
 265             CasePi0Decay(particle,plEMCAL,indexEMCAL,plPHOS, indexPHOS);
 266           else if(fDecayPi0 == kGeantDecay)
 267             CaseGeantDecay(particle, stack,plEMCAL, indexEMCAL, plPHOS, indexPHOS);
 268         }//pi0
 269       }//neutral particle
 270     }//stable particle
 271     else if(particle->GetStatusCode() == 11 && (particle->GetPdgCode() == 111 || particle->GetPdgCode() == 221) && particle->Pt() > 5 ){//hardcoded pt threshold to avoid too many particles
 272       if(IsInPHOS(particle->Phi(),particle->Eta()))
 273         new((*plPHOS)[indexPHOS++])  TParticle(*particle) ;
 274       else if(IsInEMCAL(particle->Phi(),particle->Eta()))
 275         new((*plEMCAL)[indexEMCAL++])  TParticle(*particle) ;
 276     }
 277   }//particle loop
 278 }
 279
 280
 281 //___________________________________________________________________________
 282 void AliGammaMCReader::FillListWithDecayGammaOrPi0(TParticle * pPi0, TParticle * pdaug0, TParticle * pdaug1,
 283                                    TClonesArray * plEMCAL, Int_t &indexEMCAL,
 284                                    TClonesArray * plPHOS, Int_t &indexPHOS){
 285
 286   //Check if decay gamma overlapp in calorimeter, in such case keep the pi0, if not keep both photons.
 287   Bool_t  overlap = kFALSE ;
 288   TLorentzVector lv1 , lv2 ;
 289   pdaug0->Momentum(lv1);
 290   pdaug1->Momentum(lv2);
 291
 292   if(fCheckOverlapping){
 293     Double_t angle = lv1.Angle(lv2.Vect());
 294
 295     if(IsInEMCAL(pPi0->Phi(), pPi0->Eta()))
 296       {
 297         if (angle < fEMCALMinAngle){
 298           pPi0->SetStatusCode(1);
 299           new((*plEMCAL)[indexEMCAL++])       TParticle(*pPi0) ;
 300           overlap = kTRUE;
 301         }
 302       }//in EMCAL?
 303
 304     else if(IsInPHOS(pPi0->Phi(), pPi0->Eta())){
 305       if (angle < fPHOSMinAngle){
 306         pPi0->SetStatusCode(1);
 307         new((*plPHOS)[indexPHOS++])       TParticle(*pPi0) ;
 308         overlap = kTRUE;
 309       }
 310     }//in PHOS?
 311
 312   }//fCheckOverlapping
 313
 314   //Fill with gammas if not overlapp
 315   if(!overlap){
 316     if(pdaug0->GetPdgCode() == 22 || TMath::Abs(pdaug0->GetPdgCode() ) == 11 ){
 317       pdaug0->SetStatusCode(kPi0DecayPhoton);
 318       if(IsInEMCAL(pdaug0->Phi(),pdaug0->Eta()) &&  pdaug0->Pt() > fNeutralPtCut)
 319         new((*plEMCAL)[indexEMCAL++])       TParticle(*pdaug0) ;
 320       else if(IsInPHOS(pdaug0->Phi(),pdaug0->Eta()) &&  pdaug0->Pt() > fNeutralPtCut)
 321         new((*plPHOS)[indexPHOS++])       TParticle(*pdaug0) ;
 322     }
 323
 324     if(pdaug1->GetPdgCode() == 22 || TMath::Abs(pdaug1->GetPdgCode() ) == 11 ){
 325       pdaug1->SetStatusCode(kPi0DecayPhoton);
 326       if(IsInEMCAL(pdaug1->Phi(),pdaug1->Eta()) &&  pdaug1->Pt() > fNeutralPtCut)
 327         new((*plEMCAL)[indexEMCAL++])       TParticle(*pdaug1) ;
 328       else if(IsInPHOS(pdaug1->Phi(),pdaug1->Eta()) &&  pdaug1->Pt() > fNeutralPtCut)
 329         new((*plPHOS)[indexPHOS++])       TParticle(*pdaug1) ;
 330     }
 331   }// overlap?
 332
 333  }
 334
 335
 336
 337 //___________________________________________________________________________
 338 Bool_t  AliGammaMCReader::IsInEMCAL(Double_t phi, Double_t eta) const {
 339   //Check if particle is in EMCAL acceptance
 340
 341   if(fSwitchOnEMCAL){
 342     if(phi<0)
 343       phi+=TMath::TwoPi();
 344     if( phi > fPhiEMCALCut[0] && phi < fPhiEMCALCut[1] &&
 345         TMath::Abs(eta)<fEMCALEtaCut) return kTRUE ;
 346     else  return kFALSE;
 347   }
 348   return kFALSE ;
 349 }
 350
 351 //___________________________________________________________________________
 352 Bool_t  AliGammaMCReader::IsInPHOS(Double_t phi, Double_t eta) const {
 353   //Check if particle is in PHOS acceptance
 354
 355   if(fSwitchOnPHOS){
 356     if(phi<0)
 357       phi+=TMath::TwoPi();
 358     if( phi > fPhiPHOSCut[0] && phi < fPhiPHOSCut[1] &&
 359         TMath::Abs(eta)<fPHOSEtaCut) return kTRUE ;
 360     else  return kFALSE;
 361   }
 362
 363   return kFALSE ;
 364 }
 365
 366 //____________________________________________________________________________
 367 void AliGammaMCReader::MakePi0Decay(TLorentzVector &p0, TLorentzVector &p1,
 368                                 TLorentzVector &p2){//, Double_t &angle) {
 369   // Perform isotropic decay pi0 -> 2 photons
 370   // p0 is pi0 4-momentum (inut)
 371   // p1 and p2 are photon 4-momenta (output)
 372   //  cout<<"Boost vector"<<endl;
 373   Double_t mPi0 = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(111)->Mass();
 374   TVector3 b = p0.BoostVector();
 375   //cout<<"Parameters"<<endl;
 376   //Double_t mPi0   = p0.M();
 377   Double_t phi    = TMath::TwoPi() * gRandom->Rndm();
 378   Double_t cosThe = 2 * gRandom->Rndm() - 1;
 379   Double_t cosPhi = TMath::Cos(phi);
 380   Double_t sinPhi = TMath::Sin(phi);
 381   Double_t sinThe = TMath::Sqrt(1-cosThe*cosThe);
 382   Double_t ePi0   = mPi0/2.;
 383   //cout<<"ePi0 "<<ePi0<<endl;
 384   //cout<<"Components"<<endl;
 385   p1.SetPx(+ePi0*cosPhi*sinThe);
 386   p1.SetPy(+ePi0*sinPhi*sinThe);
 387   p1.SetPz(+ePi0*cosThe);
 388   p1.SetE(ePi0);
 389   //cout<<"p1: "<<p1.Px()<<" "<<p1.Py()<<" "<<p1.Pz()<<" "<<p1.E()<<endl;
 390   //cout<<"p1 Mass: "<<p1.Px()*p1.Px()+p1.Py()*p1.Py()+p1.Pz()*p1.Pz()-p1.E()*p1.E()<<endl;
 391   p2.SetPx(-ePi0*cosPhi*sinThe);
 392   p2.SetPy(-ePi0*sinPhi*sinThe);
 393   p2.SetPz(-ePi0*cosThe);
 394   p2.SetE(ePi0);
 395   //cout<<"p2: "<<p2.Px()<<" "<<p2.Py()<<" "<<p2.Pz()<<" "<<p2.E()<<endl;
 396   //cout<<"p2 Mass: "<<p2.Px()*p2.Px()+p2.Py()*p2.Py()+p2.Pz()*p2.Pz()-p2.E()*p2.E()<<endl;
 397   //cout<<"Boost "<<b.X()<<" "<<b.Y()<<" "<<b.Z()<<endl;
 398   p1.Boost(b);
 399   //cout<<"p1: "<<p1.Px()<<" "<<p1.Py()<<" "<<p1.Pz()<<" "<<p1.E()<<endl;
 400   p2.Boost(b);
 401   //cout<<"p2: "<<p2.Px()<<" "<<p2.Py()<<" "<<p2.Pz()<<" "<<p2.E()<<endl;
 402   //cout<<"angle"<<endl;
 403   //angle = p1.Angle(p2.Vect());
 404   //cout<<angle<<endl;
 405 }
 406
 407 //________________________________________________________________
 408 void AliGammaMCReader::Print(const Option_t * opt) const
 409 {
 410
 411   //Print some relevant parameters set for the analysis
 412   if(! opt)
 413     return;
 414
 415   Info("Print", "%s %s", GetName(), GetTitle() ) ;
 416
 417   printf("Decay Pi0?          : %d\n", fDecayPi0) ;
 418   printf("Check Overlapping?          : %d\n", fCheckOverlapping) ;
 419
 420 }
 421
 422
 423
 424 //________________________________________________________________
 425 void AliGammaMCReader::SetPhotonStatus(TParticle* pphoton, TParticle* pmother)
 426 {
 427
 428   //Check the origin of the photon and tag it  as decay from pi0, from eta, from other mesons, or prompt or fragmentation.
 429
 430   if(pmother->GetStatusCode() != 21 ){
 431     if(pmother->GetStatusCode() ==11){
 432       if(pmother->GetPdgCode()==111) pphoton->SetStatusCode(kPi0DecayPhoton);//decay gamma from pi0
 433       if(pmother->GetPdgCode()==221) pphoton->SetStatusCode(kEtaDecayPhoton);//decay gamma from eta
 434       else pphoton->SetStatusCode(kOtherDecayPhoton);// decay gamma from other pphotons
 435     }
 436     else         pphoton->SetStatusCode(kUnknown);
 437   }
 438   else if(pmother->GetPdgCode()==22)    pphoton->SetStatusCode(kPromptPhoton);//Prompt photon
 439   else pphoton->SetStatusCode(kFragmentPhoton); //Fragmentation photon
 440
 441 }
 442
 443 //________________________________________________________________
 444 Bool_t AliGammaMCReader::SkipNeutralParticles(Int_t pdg) const {
 445   //Check if pdg is equal to one of the neutral particles list
 446   //These particles will be skipped from analysis.
 447
 448   for(Int_t i= 0; i < fNeutralParticlesArray->GetSize(); i++)
 449     if(TMath::Abs(pdg) ==  fNeutralParticlesArray->At(i)) return kTRUE ;
 450
 451   return kFALSE;
 452
 453 }