PWGHF/vertexingHF/AliVertexingHFUtils.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 2007-2009, 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
  16 #include <TMath.h>
  17 #include <TRandom.h>
  18 #include <TProfile.h>
  19 #include <TClonesArray.h>
  20 #include <TH1F.h>
  21 #include <TH2F.h>
  22 #include <TF1.h>
  23 #include "AliAODEvent.h"
  24 #include "AliAODMCHeader.h"
  25 #include "AliAODMCParticle.h"
  26 #include "AliAODRecoDecayHF.h"
  27 #include "AliVertexingHFUtils.h"
  28
  29 /* $Id$ */
  30
  31 ///////////////////////////////////////////////////////////////////
  32 //                                                               //
  33 // Class with functions useful for different D2H analyses        //
  34 // - event plane resolution                                      //
  35 // - <pt> calculation with side band subtraction                 //
  36 // - tracklet multiplicity calculation                            //
  37 // Origin: F.Prino, Torino, prino@to.infn.it                     //
  38 //                                                               //
  39 ///////////////////////////////////////////////////////////////////
  40
  41 ClassImp(AliVertexingHFUtils)
  42
  43 //______________________________________________________________________
  44 AliVertexingHFUtils::AliVertexingHFUtils():TObject(),
  45   fK(1),
  46   fSubRes(1.),
  47   fMinEtaForTracklets(-1.),
  48   fMaxEtaForTracklets(1.)
  49 {
  50   // Default contructor
  51 }
  52
  53
  54 //______________________________________________________________________
  55 AliVertexingHFUtils::AliVertexingHFUtils(Int_t k):
  56   TObject(),
  57   fK(k),
  58   fSubRes(1.),
  59   fMinEtaForTracklets(-1.),
  60   fMaxEtaForTracklets(1.)
  61 {
  62   // Standard constructor
  63 }
  64
  65
  66 //______________________________________________________________________
  67 void AliVertexingHFUtils::ComputeSignificance(Double_t signal, Double_t  errsignal, Double_t  background, Double_t  errbackground, Double_t &significance,Double_t &errsignificance){
  68   // calculate significance from S, B and errors
  69
  70
  71   Double_t errSigSq=errsignal*errsignal;
  72   Double_t errBkgSq=errbackground*errbackground;
  73   Double_t sigPlusBkg=signal+background;
  74   if(sigPlusBkg>0. && signal>0.){
  75     significance =  signal/TMath::Sqrt(signal+background);
  76     errsignificance = significance*TMath::Sqrt((errSigSq+errBkgSq)/(4.*sigPlusBkg*sigPlusBkg)+(background/sigPlusBkg)*errSigSq/signal/signal);
  77   }else{
  78     significance=0.;
  79     errsignificance=0.;
  80   }
  81   return;
  82
  83 }
  84 //______________________________________________________________________
  85 Double_t AliVertexingHFUtils::Pol(Double_t x, Int_t k){
  86   // compute chi from polynomial approximation
  87   Double_t c[5];
  88   if(k==1){
  89     c[0]=0.626657; c[1]=0.; c[2]=-0.09694; c[3]=0.02754; c[4]=-0.002283;
  90   }
  91   else if(k==2){
  92     c[0]=0.; c[1]=0.25; c[2]=-0.011414; c[3]=-0.034726; c[4]=0.006815;
  93   }
  94   else return -1;
  95   return c[0]*x+c[1]*x*x+c[2]*x*x*x+c[3]*x*x*x*x+c[4]*x*x*x*x*x;
  96 }
  97
  98 //______________________________________________________________________
  99 Double_t AliVertexingHFUtils:: ResolK1(Double_t x){
 100   return TMath::Sqrt(TMath::Pi()/8)*x*TMath::Exp(-x*x/4)*(TMath::BesselI0(x*x/4)+TMath::BesselI1(x*x/4));
 101 }
 102
 103
 104 //______________________________________________________________________
 105 Double_t AliVertexingHFUtils::FindChi(Double_t res,  Int_t k){
 106   // compute chi variable (=v2*sqrt(N)) from external values
 107
 108   Double_t x1=0;
 109   Double_t x2=15;
 110   Double_t y1,y2;
 111   if(k==1){
 112     y1=ResolK1(x1)-res;
 113     y2=ResolK1(x2)-res;
 114   }
 115   else if(k==2){
 116     y1=Pol(x1,2)-res;
 117     y2=Pol(x2,2)-res;
 118   }
 119   else return -1;
 120
 121   if(y1*y2>0) return -1;
 122   if(y1==0) return y1;
 123   if(y2==0) return y2;
 124   Double_t xmed,ymed;
 125   Int_t jiter=0;
 126   while((x2-x1)>0.0001){
 127     xmed=0.5*(x1+x2);
 128     if(k==1){
 129       y1=ResolK1(x1)-res;
 130       y2=ResolK1(x2)-res;
 131       ymed=ResolK1(xmed)-res;
 132     }
 133     else if(k==2){
 134       y1=Pol(x1,2)-res;
 135       y2=Pol(x2,2)-res;
 136       ymed=Pol(xmed,2)-res;
 137     }
 138     else return -1;
 139     if((y1*ymed)<0) x2=xmed;
 140     if((y2*ymed)<0)x1=xmed;
 141     if(ymed==0) return xmed;
 142     jiter++;
 143   }
 144   return 0.5*(x1+x2);
 145 }
 146
 147 //______________________________________________________________________
 148 Double_t AliVertexingHFUtils::GetFullEvResol(Double_t resSub, Int_t k){
 149   // computes event plane resolution starting from sub event resolution
 150   Double_t chisub=FindChi(resSub,k);
 151   Double_t chifull=chisub*TMath::Sqrt(2);
 152   if(k==1) return ResolK1(chifull);
 153   else if(k==2) return Pol(chifull,2);
 154   else{
 155     printf("k should be <=2\n");
 156     return 1.;
 157   }
 158 }
 159
 160 //______________________________________________________________________
 161 Double_t AliVertexingHFUtils::GetFullEvResol(const TH1F* hSubEvCorr, Int_t k){
 162   // computes event plane resolution starting from sub event correlation histogram
 163   if(!hSubEvCorr) return 1.;
 164   Double_t resSub=GetSubEvResol(hSubEvCorr);
 165   return GetFullEvResol(resSub,k);
 166 }
 167 //______________________________________________________________________
 168 Double_t AliVertexingHFUtils::GetFullEvResolLowLim(const TH1F* hSubEvCorr, Int_t k){
 169   // computes low limit event plane resolution starting from sub event correlation histogram
 170   if(!hSubEvCorr) return 1.;
 171   Double_t resSub=GetSubEvResolLowLim(hSubEvCorr);
 172   printf("%f\n",resSub);
 173   return GetFullEvResol(resSub,k);
 174 }
 175 //______________________________________________________________________
 176 Double_t AliVertexingHFUtils::GetFullEvResolHighLim(const TH1F* hSubEvCorr, Int_t k){
 177   // computes high limit event plane resolution starting from sub event correlation histogram
 178   if(!hSubEvCorr) return 1.;
 179   Double_t resSub=GetSubEvResolHighLim(hSubEvCorr);
 180   printf("%f\n",resSub);
 181   return GetFullEvResol(resSub,k);
 182 }
 183 //______________________________________________________________________
 184 Int_t AliVertexingHFUtils::GetNumberOfTrackletsInEtaRange(AliAODEvent* ev, Double_t mineta, Double_t maxeta){
 185   // counts tracklets in given eta range
 186   AliAODTracklets* tracklets=ev->GetTracklets();
 187   Int_t nTr=tracklets->GetNumberOfTracklets();
 188   Int_t count=0;
 189   for(Int_t iTr=0; iTr<nTr; iTr++){
 190     Double_t theta=tracklets->GetTheta(iTr);
 191     Double_t eta=-TMath::Log(TMath::Tan(theta/2.));
 192     if(eta>mineta && eta<maxeta) count++;
 193   }
 194   return count;
 195 }
 196 //______________________________________________________________________
 197 Int_t AliVertexingHFUtils::GetGeneratedMultiplicityInEtaRange(TClonesArray* arrayMC, Double_t mineta, Double_t maxeta){
 198   // counts generated particles in fgiven eta range
 199
 200   Int_t nChargedMC=0;
 201   for(Int_t i=0;i<arrayMC->GetEntriesFast();i++){
 202     AliAODMCParticle *part=(AliAODMCParticle*)arrayMC->UncheckedAt(i);
 203     Int_t charge = part->Charge();
 204     Double_t eta = part->Eta();
 205     if(charge!=0 && eta>mineta && eta<maxeta) nChargedMC++;
 206   }
 207   return nChargedMC;
 208 }
 209 //______________________________________________________________________
 210 Int_t AliVertexingHFUtils::GetGeneratedPrimariesInEtaRange(TClonesArray* arrayMC, Double_t mineta, Double_t maxeta){
 211   // counts generated primary particles in given eta range
 212
 213   Int_t nChargedMC=0;
 214   for(Int_t i=0;i<arrayMC->GetEntriesFast();i++){
 215     AliAODMCParticle *part=(AliAODMCParticle*)arrayMC->UncheckedAt(i);
 216     Int_t charge = part->Charge();
 217     Double_t eta = part->Eta();
 218     if(charge!=0 && eta>mineta && eta<maxeta){
 219       if(part->IsPrimary())nChargedMC++;
 220     }
 221   }
 222   return nChargedMC;
 223 }
 224 //______________________________________________________________________
 225 Int_t AliVertexingHFUtils::GetGeneratedPhysicalPrimariesInEtaRange(TClonesArray* arrayMC, Double_t mineta, Double_t maxeta){
 226   // counts generated primary particles in given eta range
 227
 228   Int_t nChargedMC=0;
 229   for(Int_t i=0;i<arrayMC->GetEntriesFast();i++){
 230     AliAODMCParticle *part=(AliAODMCParticle*)arrayMC->UncheckedAt(i);
 231     Int_t charge = part->Charge();
 232     Double_t eta = part->Eta();
 233     if(charge!=0 && eta>mineta && eta<maxeta){
 234       if(part->IsPhysicalPrimary())nChargedMC++;
 235     }
 236   }
 237   return nChargedMC;
 238 }
 239 //______________________________________________________________________
 240 void AliVertexingHFUtils::AveragePt(Float_t& averagePt, Float_t& errorPt,Float_t ptmin,Float_t ptmax, TH2F* hMassD, Float_t massFromFit, Float_t sigmaFromFit, TF1* funcB2, Float_t sigmaRangeForSig,Float_t sigmaRangeForBkg, Int_t rebin){
 241
 242   // Compute <pt> from 2D histogram M vs pt
 243
 244   //Make 2D histos in the desired pt range
 245   Int_t start=hMassD->FindBin(ptmin);
 246   Int_t end=hMassD->FindBin(ptmax)-1;
 247   const Int_t nx=end-start;
 248   TH2F *hMassDpt=new TH2F("hptmass","hptmass",nx,ptmin,ptmax,hMassD->GetNbinsY(),hMassD->GetYaxis()->GetBinLowEdge(1),hMassD->GetYaxis()->GetBinLowEdge(hMassD->GetNbinsY())+hMassD->GetYaxis()->GetBinWidth(hMassD->GetNbinsY()));
 249   for(Int_t ix=start;ix<end;ix++){
 250     for(Int_t iy=1;iy<=hMassD->GetNbinsY();iy++){
 251       hMassDpt->SetBinContent(ix-start+1,iy,hMassD->GetBinContent(ix,iy));
 252       hMassDpt->SetBinError(ix-start+1,iy,hMassD->GetBinError(ix,iy));
 253     }
 254   }
 255
 256   Double_t minMassSig=massFromFit-sigmaRangeForSig*sigmaFromFit;
 257   Double_t maxMassSig=massFromFit+sigmaRangeForSig*sigmaFromFit;
 258   Int_t minBinSig=hMassD->GetYaxis()->FindBin(minMassSig);
 259   Int_t maxBinSig=hMassD->GetYaxis()->FindBin(maxMassSig);
 260   Double_t minMassSigBin=hMassD->GetYaxis()->GetBinLowEdge(minBinSig);
 261   Double_t maxMassSigBin=hMassD->GetYaxis()->GetBinLowEdge(maxBinSig)+hMassD->GetYaxis()->GetBinWidth(maxBinSig);
 262   //  printf("Signal Fit Limits = %f %f\n",minMassSigBin,maxMassSigBin);
 263
 264   Double_t maxMassBkgLow=massFromFit-sigmaRangeForBkg*sigmaFromFit;
 265   Int_t minBinBkgLow=2;
 266   Int_t maxBinBkgLow=hMassD->GetYaxis()->FindBin(maxMassBkgLow);
 267   Double_t minMassBkgLowBin=hMassD->GetYaxis()->GetBinLowEdge(minBinBkgLow);
 268   Double_t maxMassBkgLowBin=hMassD->GetYaxis()->GetBinLowEdge(maxBinBkgLow)+hMassD->GetYaxis()->GetBinWidth(maxBinBkgLow);
 269   Double_t minMassBkgHi=massFromFit+sigmaRangeForBkg*sigmaFromFit;
 270   Int_t minBinBkgHi=hMassD->GetYaxis()->FindBin(minMassBkgHi);
 271   Int_t maxBinBkgHi=hMassD->GetNbinsY()-1;
 272   Double_t minMassBkgHiBin=hMassD->GetYaxis()->GetBinLowEdge(minBinBkgHi);
 273   Double_t maxMassBkgHiBin=hMassD->GetYaxis()->GetBinLowEdge(maxBinBkgHi)+hMassD->GetYaxis()->GetBinWidth(maxBinBkgHi);
 274   //  printf("BKG Fit Limits = %f %f  && %f %f\n",minMassBkgLowBin,maxMassBkgLowBin,minMassBkgHiBin,maxMassBkgHiBin);
 275
 276   Double_t bkgSig=funcB2->Integral(minMassSigBin,maxMassSigBin);
 277   Double_t bkgLow=funcB2->Integral(minMassBkgLowBin,maxMassBkgLowBin);
 278   Double_t bkgHi=funcB2->Integral(minMassBkgHiBin,maxMassBkgHiBin);
 279   //  printf("Background integrals = %f %f %f\n",bkgLow,bkgSig,bkgHi);
 280
 281   TH1F* hMptBkgLo=(TH1F*)hMassDpt->ProjectionX("hPtBkgLoBin",minBinBkgLow,maxBinBkgLow);
 282   TH1F* hMptBkgHi=(TH1F*)hMassDpt->ProjectionX("hPtBkgHiBin",minBinBkgHi,maxBinBkgHi);
 283   TH1F* hMptSigReg=(TH1F*)hMassDpt->ProjectionX("hCPtBkgSigBin",minBinSig,maxBinSig);
 284
 285   hMptBkgLo->Rebin(rebin);
 286   hMptBkgHi->Rebin(rebin);
 287   hMptSigReg->Rebin(rebin);
 288
 289   hMptBkgLo->Sumw2();
 290   hMptBkgHi->Sumw2();
 291   TH1F* hMptBkgLoScal=(TH1F*)hMptBkgLo->Clone("hPtBkgLoScalBin");
 292   hMptBkgLoScal->Scale(bkgSig/bkgLow);
 293   TH1F* hMptBkgHiScal=(TH1F*)hMptBkgHi->Clone("hPtBkgHiScalBin");
 294   hMptBkgHiScal->Scale(bkgSig/bkgHi);
 295
 296   TH1F* hMptBkgAver=0x0;
 297   hMptBkgAver=(TH1F*)hMptBkgLoScal->Clone("hPtBkgAverBin");
 298   hMptBkgAver->Add(hMptBkgHiScal);
 299   hMptBkgAver->Scale(0.5);
 300   TH1F* hMptSig=(TH1F*)hMptSigReg->Clone("hCPtSigBin");
 301   hMptSig->Add(hMptBkgAver,-1.);
 302
 303   averagePt = hMptSig->GetMean();
 304   errorPt = hMptSig->GetMeanError();
 305
 306   delete hMptBkgLo;
 307   delete hMptBkgHi;
 308   delete hMptSigReg;
 309   delete hMptBkgLoScal;
 310   delete hMptBkgHiScal;
 311   delete hMptBkgAver;
 312   delete hMassDpt;
 313   delete hMptSig;
 314
 315 }
 316 //____________________________________________________________________________
 317 Double_t AliVertexingHFUtils::GetTrueImpactParameterDzero(AliAODMCHeader *mcHeader, TClonesArray* arrayMC, AliAODMCParticle *partD) {
 318   // true impact parameter calculation for Dzero
 319
 320   if(!partD || !arrayMC || !mcHeader) return 99999.;
 321   Int_t code=partD->GetPdgCode();
 322   if(TMath::Abs(code)!=421) return 99999.;
 323
 324   Double_t vtxTrue[3];
 325   mcHeader->GetVertex(vtxTrue);
 326   Double_t origD[3];
 327   partD->XvYvZv(origD);
 328   Short_t charge=partD->Charge();
 329   Double_t pXdauTrue[2],pYdauTrue[2],pZdauTrue[2];
 330   for(Int_t iDau=0; iDau<2; iDau++){
 331     pXdauTrue[iDau]=0.;
 332     pYdauTrue[iDau]=0.;
 333     pZdauTrue[iDau]=0.;
 334   }
 335
 336   Int_t nDau=partD->GetNDaughters();
 337   Int_t labelFirstDau = partD->GetDaughter(0);
 338   if(nDau==2){
 339     for(Int_t iDau=0; iDau<2; iDau++){
 340       Int_t ind = labelFirstDau+iDau;
 341       AliAODMCParticle* part = dynamic_cast<AliAODMCParticle*>(arrayMC->At(ind));
 342       if(!part){
 343         printf("Daughter particle not found in MC array");
 344         return 99999.;
 345       }
 346       pXdauTrue[iDau]=part->Px();
 347       pYdauTrue[iDau]=part->Py();
 348       pZdauTrue[iDau]=part->Pz();
 349     }
 350   }else{
 351     return 99999.;
 352   }
 353
 354   Double_t d0dummy[2]={0.,0.};
 355   AliAODRecoDecayHF aodDvsMC(vtxTrue,origD,2,charge,pXdauTrue,pYdauTrue,pZdauTrue,d0dummy);
 356   return aodDvsMC.ImpParXY();
 357
 358 }
 359 //____________________________________________________________________________
 360 Double_t AliVertexingHFUtils::GetTrueImpactParameterDplus(AliAODMCHeader *mcHeader, TClonesArray* arrayMC, AliAODMCParticle *partD) {
 361   // true impact parameter calculation for Dplus
 362
 363   if(!partD || !arrayMC || !mcHeader) return 99999.;
 364   Int_t code=partD->GetPdgCode();
 365   if(TMath::Abs(code)!=411) return 99999.;
 366
 367   Double_t vtxTrue[3];
 368   mcHeader->GetVertex(vtxTrue);
 369   Double_t origD[3];
 370   partD->XvYvZv(origD);
 371   Short_t charge=partD->Charge();
 372   Double_t pXdauTrue[3],pYdauTrue[3],pZdauTrue[3];
 373   for(Int_t iDau=0; iDau<3; iDau++){
 374     pXdauTrue[iDau]=0.;
 375     pYdauTrue[iDau]=0.;
 376     pZdauTrue[iDau]=0.;
 377   }
 378
 379   Int_t nDau=partD->GetNDaughters();
 380   Int_t labelFirstDau = partD->GetDaughter(0);
 381   if(nDau==3){
 382     for(Int_t iDau=0; iDau<3; iDau++){
 383       Int_t ind = labelFirstDau+iDau;
 384       AliAODMCParticle* part = dynamic_cast<AliAODMCParticle*>(arrayMC->At(ind));
 385       if(!part){
 386         printf("Daughter particle not found in MC array");
 387         return 99999.;
 388       }
 389       pXdauTrue[iDau]=part->Px();
 390       pYdauTrue[iDau]=part->Py();
 391       pZdauTrue[iDau]=part->Pz();
 392     }
 393   }else if(nDau==2){
 394     Int_t theDau=0;
 395     for(Int_t iDau=0; iDau<2; iDau++){
 396       Int_t ind = labelFirstDau+iDau;
 397       AliAODMCParticle* part = dynamic_cast<AliAODMCParticle*>(arrayMC->At(ind));
 398       if(!part){
 399         printf("Daughter particle not found in MC array");
 400         return 99999.;
 401       }
 402       Int_t pdgCode=TMath::Abs(part->GetPdgCode());
 403       if(pdgCode==211 || pdgCode==321){
 404         pXdauTrue[theDau]=part->Px();
 405         pYdauTrue[theDau]=part->Py();
 406         pZdauTrue[theDau]=part->Pz();
 407         ++theDau;
 408       }else{
 409         Int_t nDauRes=part->GetNDaughters();
 410         if(nDauRes==2){
 411           Int_t labelFirstDauRes = part->GetDaughter(0);
 412           for(Int_t iDauRes=0; iDauRes<2; iDauRes++){
 413             Int_t indDR = labelFirstDauRes+iDauRes;
 414             AliAODMCParticle* partDR = dynamic_cast<AliAODMCParticle*>(arrayMC->At(indDR));
 415             if(!partDR){
 416               printf("Daughter particle not found in MC array");
 417               return 99999.;
 418             }
 419
 420             Int_t pdgCodeDR=TMath::Abs(partDR->GetPdgCode());
 421             if(pdgCodeDR==211 || pdgCodeDR==321){
 422               pXdauTrue[theDau]=partDR->Px();
 423               pYdauTrue[theDau]=partDR->Py();
 424               pZdauTrue[theDau]=partDR->Pz();
 425               ++theDau;
 426             }
 427           }
 428         }
 429       }
 430     }
 431     if(theDau!=3){
 432       printf("Wrong number of decay prongs");
 433       return 99999.;
 434     }
 435   }
 436
 437   Double_t d0dummy[3]={0.,0.,0.};
 438   AliAODRecoDecayHF aodDvsMC(vtxTrue,origD,3,charge,pXdauTrue,pYdauTrue,pZdauTrue,d0dummy);
 439   return aodDvsMC.ImpParXY();
 440
 441 }
 442
 443
 444
 445 //____________________________________________________________________________
 446 Double_t AliVertexingHFUtils::GetCorrectedNtracklets(TProfile* estimatorAvg, Double_t uncorrectedNacc, Double_t vtxZ, Double_t refMult) {
 447   //
 448   // Correct the number of accepted tracklets based on a TProfile Hist
 449   //
 450   //
 451
 452   if(TMath::Abs(vtxZ)>10.0){
 453     printf("ERROR: Z vertex out of range for correction of multiplicity\n");
 454     return uncorrectedNacc;
 455   }
 456
 457   if(!estimatorAvg){
 458     printf("ERROR: Missing TProfile for correction of multiplicity\n");
 459     return uncorrectedNacc;
 460   }
 461
 462   Double_t localAvg = estimatorAvg->GetBinContent(estimatorAvg->FindBin(vtxZ));
 463
 464   Double_t deltaM = uncorrectedNacc*(refMult/localAvg - 1);
 465
 466   Double_t correctedNacc = uncorrectedNacc + (deltaM>0 ? 1 : -1) * gRandom->Poisson(TMath::Abs(deltaM));
 467
 468   return correctedNacc;
 469 }
 470