Adding more bins in QA (Alis)
[u/mrichter/AliRoot.git] / MUON / AliMUONPairLight.cxx
1 /**************************************************************************
2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
3  *      SigmaEffect_thetadegrees                                                                  *
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 purpeateose. It is      *
13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15
16 /* $Id$ */
17
18 //-----------------------------------------------------------------------------
19 //This class was prepared by INFN Cagliari, July 2006
20 //(authors: H.Woehri, A.de Falco)
21 // 
22 // Compact information for the generated muon pairs in the MUON arm 
23 // useful at the last stage of the analysis chain
24 // Pairs are built with two AliMUONTrackLight objects 
25 // Using the class AliMUONTrackLight this class combines the decay
26 // information ("history") of the reconstructed tracks and fills
27 // a series of flags for the formed reconstructed dimuon:
28 // fIsCorrelated, fCreationProcess, fIsFeedDown, ...
29 // for information about the dimuon, use PrintInfo with the appropriate
30 // printflag
31 // To be used together with AliMUONTrackLight
32 //-----------------------------------------------------------------------------
33
34
35 //MUON classes
36 #include "AliMUONPairLight.h"
37 //Root classes
38 #include "TString.h"
39
40 ClassImp(AliMUONPairLight) 
41
42 //====================================
43 AliMUONPairLight::AliMUONPairLight() : 
44   TObject(), 
45   fMu0(),
46   fMu1(), 
47   fCreationProcess(-999),
48   fIsCorrelated(kFALSE), 
49   fCauseOfCorrelation (-1),
50   fIsFeedDown(kFALSE)
51 {
52   /// default constructor
53   ; 
54 }
55
56 //====================================
57
58 AliMUONPairLight::AliMUONPairLight(AliMUONPairLight &dimuCopy) 
59   : TObject(dimuCopy),
60     fMu0(dimuCopy.fMu0),
61     fMu1(dimuCopy.fMu1), 
62     fCreationProcess(dimuCopy.fCreationProcess),
63     fIsCorrelated(dimuCopy.fIsCorrelated), 
64     fCauseOfCorrelation (dimuCopy.fCauseOfCorrelation),
65     fIsFeedDown(dimuCopy.fIsFeedDown)
66
67 /// copy constructor
68 ///   fMu0 = AliMUONTrackLight(dimuCopy.fMu0); 
69 ///   fMu1 = AliMUONTrackLight(dimuCopy.fMu1); 
70 ///   fIsCorrelated = dimuCopy.fIsCorrelated;
71 ///   fCauseOfCorrelation = dimuCopy.fCauseOfCorrelation;
72 ///   fCreationProcess = dimuCopy.fCreationProcess;
73 ///   fIsFeedDown = dimuCopy.fIsFeedDown;
74   ;
75 }
76
77 //====================================
78
79 AliMUONPairLight::~AliMUONPairLight(){
80   /// destructor
81 }
82
83 //====================================
84
85 AliMUONPairLight& AliMUONPairLight::operator=(const AliMUONPairLight& dimuCopy)
86 {
87   // check assignment to self
88   if (this == &dimuCopy) return *this;
89
90   // base class assignment
91   TObject::operator=(dimuCopy);
92
93   // assignment operator
94   fMu0 = dimuCopy.fMu0;
95   fMu1 = dimuCopy.fMu1; 
96   fCreationProcess = dimuCopy.fCreationProcess;
97   fIsCorrelated = dimuCopy.fIsCorrelated; 
98   fCauseOfCorrelation  = dimuCopy.fCauseOfCorrelation;
99   fIsFeedDown = dimuCopy.fIsFeedDown;
100
101   return *this;
102 }
103
104 //====================================
105
106 Bool_t AliMUONPairLight::IsAResonance(){
107   /// checks if muon pair comes from a resonance decay  
108   if (!fIsCorrelated) return kFALSE;   //if muons not correlated, cannot be a resonance
109   //if muons are correlated, check if the PDG of the
110   //common mother is a resonance
111   Int_t nparents0 = fMu0.GetNParents(); 
112   Int_t nparents1 = fMu1.GetNParents(); 
113
114   Int_t minP = TMath::Min(nparents0, nparents1);
115   for (Int_t i = 0 ; i < minP; i++) { 
116     if (fMu0.IsMotherAResonance(nparents0-1-i) && fMu1.IsMotherAResonance(nparents1-1-i) && 
117         fMu0.GetParentPythiaLine(nparents0-1-i)==fMu1.GetParentPythiaLine(nparents1-1-i)) {
118       if (nparents0-1-i) SetFeedDown(nparents0-1-i);
119       return kTRUE;
120     }
121   }
122   return kFALSE; 
123 }
124
125 //====================================
126
127 AliMUONTrackLight* AliMUONPairLight::GetMuon(Int_t index)  { 
128   /// return muon 0 or 1
129    if (index==0) return &fMu0;
130    else if (index==1) return &fMu1; 
131    else{ printf ("Index can be either 0 or 1\n"); return 0;}
132    //   else return &fMu1; 
133 }
134
135 //====================================
136
137 Int_t AliMUONPairLight::GetMuonMotherPDG(Int_t imuon, Int_t mother) { 
138   /// return muon mother pdg code
139   if (imuon==0) return fMu0.GetParentPDGCode(mother); 
140   else if (imuon==1) return fMu1.GetParentPDGCode(mother); 
141   else { printf ("Index must be only 0 or 1\n"); return -999; } 
142 }
143
144 //====================================
145 void AliMUONPairLight::SetProcess(){
146   /// finds the process related to the muon pair (open charm/beauty, resonance, 
147   /// uncorrelated...) 
148
149   AliMUONTrackLight *mu1 = &fMu0;
150   AliMUONTrackLight *mu2 = &fMu1;
151
152   // check if the two muons are correlated
153   // first check if they come from the same hadron (resonance or beauty/charm meson)
154   Int_t npar1 = mu1->GetNParents(); 
155   Int_t npar2 = mu2->GetNParents(); 
156   for (Int_t imoth1 = npar1-1; imoth1>=0; imoth1--) { 
157     Int_t lineMo1 = mu1->GetParentPythiaLine(imoth1);
158     for (Int_t imoth2 = npar2-1; imoth2>=0; imoth2--) { 
159       Int_t lineMo2 = mu2->GetParentPythiaLine(imoth2);
160       if(lineMo1 == lineMo2) { 
161         //reject "diquark" mothers
162         if(mu1->IsDiquark(mu1->GetParentPDGCode(imoth1)))return;
163 //      if(IsDiquark(mu1->GetParentPDGCode(imoth1))) return;
164         this->SetCorrelated(kTRUE); 
165         this->SetCauseOfCorrelation(mu1->GetParentPDGCode(imoth1));
166         if(!IsAResonance()) fCreationProcess = 3; 
167         else fCreationProcess = -1;
168         return;
169       }
170     }
171   }
172
173   //now, check if we have a correlated pi/K:
174   if(this->IsDimuonFromCorrPiK()){
175     this->SetCorrelated(kTRUE); 
176     this->SetCauseOfCorrelation(mu1->GetParentPDGCode(0));
177     fCreationProcess = -1;
178   }
179
180   // if Open Beauty/Charm we can have 3 creation processes 
181   // (pair creation [0], gluon splitting [1] or flavour excitation [2])
182   // 1.) gluon splitting: gluon (stored with index 2, id=21) must be the same 
183   Int_t flavPar1 = mu1->GetParentFlavour(0);
184   Int_t flavPar2 = mu2->GetParentFlavour(0);
185   for (Int_t imoth1 = 0; imoth1 < 4; imoth1++) { 
186     Int_t lineMo1 = mu1->GetQuarkPythiaLine(imoth1);
187     for (Int_t imoth2 = 0; imoth2 < 4; imoth2++) { 
188       Int_t lineMo2 = mu2->GetQuarkPythiaLine(imoth2);
189       if(lineMo1 == lineMo2 && mu1->GetQuarkPDGCode(imoth1) == 21) {
190         //now, check also that the string fragmented into two hadrons
191         //of the same flavour (string usually splits into many hadrons
192         //among which there are mostly soft particles)
193         if(flavPar1 == flavPar2){
194           this->SetCorrelated(kTRUE); 
195           if(GetCauseOfCorrelation() == -1)
196             this->SetCauseOfCorrelation(mu1->GetQuarkPDGCode(imoth1));
197
198           fCreationProcess = 1; 
199           return;
200         }
201       }
202     }
203   }
204
205   Int_t line1 = mu1->GetQuarkPythiaLine(2); //[2] ... very first quark
206   Int_t line2 = mu2->GetQuarkPythiaLine(2); 
207
208   Int_t line6or7[2] = {-1, -1}; //holds the index of quark in line 6 or 7
209   Int_t flavourLine6or7[2] = {-1, -1};
210   // 2.) pair creation: if pythia line 6 of one track *and* pythia line 7 of second track
211   // are filled with a Q and Qbar
212   for (Int_t imoth1 = 3; imoth1>=0; imoth1--) { 
213     Int_t lineMo1 = mu1->GetQuarkPythiaLine(imoth1);
214     Int_t flavour1 = TMath::Abs(mu1->GetQuarkPDGCode(imoth1));
215     if(lineMo1 == 6 || lineMo1 == 7){ //track 0 has a mother in line 6 or 7
216       line6or7[0] = imoth1;
217       flavourLine6or7[0] = flavour1;
218     }
219     for (Int_t imoth2 = 3; imoth2>=0; imoth2--) { 
220       Int_t lineMo2 = mu2->GetQuarkPythiaLine(imoth2);
221       Int_t flavour2 = TMath::Abs(mu2->GetQuarkPDGCode(imoth2));
222       if(lineMo2 == 6 || lineMo2 == 7){ //track 1 has a mother in line 6 or 7
223         line6or7[1] = imoth2;
224         flavourLine6or7[1] = flavour2;
225       }
226       if((line6or7[0] > 0 && line6or7[1] > 0) && //both tracks must have an entry in line 6 or 7
227          (flavourLine6or7[0] == 4 || flavourLine6or7[0] == 5) && //this entry must be a c or b quark
228          (flavourLine6or7[1] == 4 || flavourLine6or7[1] == 5) && // == " ==
229          (flavPar1 == flavPar2)){ //make sure that the first hadronised parents of the 2 tracks are of the same flavour 
230         this->SetCorrelated(kTRUE);
231         fCreationProcess = 0; 
232         return;
233       }
234     }
235   }
236
237   // 3.)flavour excitation: if pythia line 6 of one track *and* pythia line 7 of second track
238   // are filled with a Q and Qbar and if in addition there is another heavy quark in line(s) 4 and/or 5
239   Int_t line2or3[2] = {-1, -1}; //holds the index of g/q in line 2 or 3
240   Int_t flavourLine2or3[2] = {-1, -1};
241   for (Int_t imoth1 = 3; imoth1>=0; imoth1--) { 
242     Int_t lineMo1 = mu1->GetQuarkPythiaLine(imoth1);
243     Int_t flavour1 = TMath::Abs(mu1->GetQuarkPDGCode(imoth1));
244     if(lineMo1 == 2 || lineMo1 == 3){ //track 0 has a mother in line 2 or 3
245       line2or3[0] = imoth1;
246       flavourLine2or3[0] = flavour1;
247     }
248     for (Int_t imoth2 = 3; imoth2>=0; imoth2--) { 
249       Int_t lineMo2 = mu2->GetQuarkPythiaLine(imoth2);
250       Int_t flavour2 = TMath::Abs(mu2->GetQuarkPDGCode(imoth2));
251       if(lineMo2 == 2 || lineMo2 == 3){ //track 1 has a mother in line 2 or 3
252         line2or3[1] = imoth2;
253         flavourLine2or3[1] = flavour2;
254       }
255       if(((line6or7[0] > 0 && (flavourLine6or7[0] == 4  || flavourLine6or7[0] == 5)) && //first track has Q in line 6 or 7
256           (line2or3[1] > 0 && (flavourLine2or3[1] == 21 || flavourLine2or3[1] < 10))) || //second track has a g/q in line 2 or 3
257          ((line6or7[1] > 0 && (flavourLine6or7[1] == 4 || flavourLine6or7[1] == 5)) &&  //or the same,
258           (line2or3[0] > 0 && (flavourLine2or3[0] == 21 || flavourLine2or3[0] < 10)))){ // swapping the track's indices
259         //now, check also that the string fragmented into two hadrons
260         //of the same flavour (string usually splits into many hadrons
261         //among which there are mostly soft particles)
262         if(flavPar1 == flavPar2){
263           this->SetCorrelated(kTRUE);
264           fCreationProcess = 2;
265           return;
266         }
267       }
268     }
269   } 
270
271   //now flag (rare) processes in which only the incoming parton in line 2 or 3
272   //radiates a gluon which produces a QQbar pair:
273   //exclude the light quarks
274   if(line1 == line2 && (line1 == 2 || line1 == 3)){
275     if((TMath::Abs(mu1->GetQuarkPDGCode(1)) == 4 && TMath::Abs(mu2->GetQuarkPDGCode(1)) == 4) ||
276        (TMath::Abs(mu1->GetQuarkPDGCode(1)) == 5 && TMath::Abs(mu2->GetQuarkPDGCode(1)) == 5)){
277
278       //now, check also that the string fragmented into two hadrons
279       //of the same flavour (string usually splits into many hadrons
280       //among which there are mostly soft particles)
281       if(flavPar1 == flavPar2){
282
283         this->SetCorrelated(kTRUE);
284         fCreationProcess = 1;
285         if(GetCauseOfCorrelation() == -1){
286           this->SetCauseOfCorrelation(mu1->GetQuarkPDGCode(1));
287         }
288         return;
289       }
290     }
291   }
292
293   //in initial-state-radiation produced QQbar events the "mother quark"
294   //is acknowledged as the second quark [1] and sits in line 2 or 3
295   //is part of gluon splitting
296   line1 = mu1->GetQuarkPythiaLine(1); //[1] ... direct mother quark of outgoing quark in [0]
297   line2 = mu2->GetQuarkPythiaLine(1); 
298   if(line1 == line2 && (line1 == 2 || line1 == 3)){
299     if((TMath::Abs(mu1->GetQuarkPDGCode(0)) == 4 && TMath::Abs(mu2->GetQuarkPDGCode(0)) == 4) ||
300        (TMath::Abs(mu1->GetQuarkPDGCode(0)) == 5 && TMath::Abs(mu2->GetQuarkPDGCode(0)) == 5)){
301
302       //now, check also that the string fragmented into two hadrons
303       //of the same flavour (string usually splits into many hadrons
304       //among which there are mostly soft particles)
305       if(flavPar1 == flavPar2){
306         
307         this->SetCorrelated(kTRUE);
308         fCreationProcess = 1;
309         if(GetCauseOfCorrelation() == -1){
310           this->SetCauseOfCorrelation(mu1->GetQuarkPDGCode(1)); //should be flagged as initial state radiation?
311         }
312         return;
313       }
314     }
315   }
316
317   //in final-state-radiation produced QQbar events the "mother quark"
318   //is acknowledged as the first quark [1] and sits in line 6 or 7
319   //is part of gluon splitting
320   line1 = mu1->GetQuarkPythiaLine(1); //[1] ... direct mother quark 
321   line2 = mu2->GetQuarkPythiaLine(1); 
322   if(line1 == line2 && (line1 == 6 || line1 == 7)){
323     if((TMath::Abs(mu1->GetQuarkPDGCode(0)) == 4 && TMath::Abs(mu2->GetQuarkPDGCode(0)) == 4) ||
324        (TMath::Abs(mu1->GetQuarkPDGCode(0)) == 5 && TMath::Abs(mu2->GetQuarkPDGCode(0)) == 5)){
325
326       //now, check also that the string fragmented into two hadrons
327       //of the same flavour (string usually splits into many hadrons
328       //among which there are mostly soft particles)
329       if(flavPar1 == flavPar2){
330         
331         this->SetCorrelated(kTRUE);
332         fCreationProcess = 1;
333         if(GetCauseOfCorrelation() == -1){
334           this->SetCauseOfCorrelation(mu1->GetQuarkPDGCode(1));
335         }
336         return;
337       }
338     }
339   }
340 }
341
342 //====================================
343 void AliMUONPairLight::SetMuons(const AliMUONTrackLight& mu0, const AliMUONTrackLight& mu1){
344   /// set the two muons 
345   fMu0 = mu0; 
346   fMu1 = mu1; 
347   this->SetProcess();
348
349
350 //====================================
351 void AliMUONPairLight::PrintInfo(const Option_t* opt){
352   /// print information about muon pairs
353   /// Options: 
354   /// - "H" single muons' decay histories
355   /// - "K" dimuon kinematics
356   /// - "F" dimuon flags
357   /// - "A" all variables
358   TString options(opt);
359   options.ToUpper();
360
361   if(options.Contains("H") || options.Contains("A")){//muon decay histories
362
363     AliMUONTrackLight *mu1 = &fMu0;
364     AliMUONTrackLight *mu2 = &fMu1;
365
366     printf("========= History =======================\n");
367     printf("first muon");
368     mu1->PrintInfo("H");
369     printf("second muon");
370     mu2->PrintInfo("H");
371     printf("=========================================\n");
372   }
373   if(options.Contains("F") || options.Contains("A")){//flags
374     printf("the flags set for this muon pair are:\n");
375     printf("=====================================\n");
376     if(this->IsOneTrackNotAMuon()) printf("(*) one rec. track is not a muon\n");
377     fIsCorrelated ? printf("(*) it is a correlated pair\n") : printf("(*) it is not a correlated pair\n");
378     if(IsOpenCharm()) printf("(*) correlated open charm: ");
379     if(IsOpenBeauty()) printf("(*) correlated open beauty: ");
380     if(IsOpenCharm() || IsOpenBeauty()){
381       switch(fCreationProcess){
382       case 0:
383         printf("pair creation");
384         break;
385       case 1:
386         printf("gluon splitting");
387         break;
388       case 2:
389         printf("flavour excitation");
390         break;
391       case 3:
392         printf("both muons come from same fragmented mother");
393         break;
394       }
395       if(this->GetMuon(0)->GetOscillation() || this->GetMuon(1)->GetOscillation()) 
396         printf("... where oscillation occured\n");
397       else{
398         if(IsOpenBeauty())
399           printf(" (no oscillation)\n");
400         else
401           printf("\n");
402       }
403     }
404     IsAResonance() ? printf("(*) it is a resonance: %d\n", this->GetMuonMotherPDG(0, fIsFeedDown)) : printf("(*) it is not a resonance\n");
405     fIsFeedDown ? printf("(*) mother has feed-down: %d --> %d\n", this->GetMuonMotherPDG(0,fMu0.GetNParents()-2), this->GetMuonMotherPDG(0,fMu0.GetNParents()-1)) : printf("(*) no feed-down\n");
406     printf("=====================================\n");
407   }
408   if(options.Contains("K") || options.Contains("A")){//dimuon kinematics
409     Double_t *vtx = this->GetMuon(0)->GetVertex();
410     TLorentzVector momRec = this->GetPRec();
411     TLorentzVector momGen = this->GetPGen();
412     printf("the dimuon charge is %d\n", this->GetCharge());
413     printf("primary Vertex: Vx = %1.3f, Vy = %1.3f, Vz = %1.3f\n", vtx[0], vtx[1], vtx[2]);
414     printf("Generated:     Px = %1.3f, Py = %1.3f, Pz = %1.3f\n", momGen.Px(), momGen.Py(), momGen.Pz());
415     printf("Reconstructed: Px = %1.3f, Py = %1.3f, Pz = %1.3f\n", momRec.Px(), momRec.Py(), momRec.Pz());
416     //rapidity, pT, angles, ...
417     printf("Rec. variables: mass %1.3f, pT %1.3f, pseudo-rapidity %1.3f, openingAngle %1.3f (%1.3f degree), theta %1.3f (%1.3f degree), phi %1.3f (%1.3f degree)\n", 
418            momRec.M(), momRec.Pt(), momRec.Eta(), 
419            TMath::Pi()/180.*this->GetOpeningAngle(), this->GetOpeningAngle(), 
420            momRec.Theta(), 180./TMath::Pi() * momRec.Theta(), 
421            momRec.Phi(), 180./TMath::Pi() * momRec.Phi());
422   }
423 }
424
425 //====================================
426 Double_t AliMUONPairLight::GetOpeningAngle() { 
427   /// opening angle between the two muons in the lab frame (in degrees)
428   TLorentzVector pRecMu0 =  fMu0.GetPRec();
429   TLorentzVector pRecMu1 =  fMu1.GetPRec();
430   TVector3 pRecMu03 = pRecMu0.Vect();
431   TVector3 pRecMu13 = pRecMu1.Vect();
432   Double_t scalar = pRecMu03.Dot(pRecMu13);
433   Double_t modMu0 = pRecMu03.Mag();
434   Double_t modMu1 = pRecMu13.Mag();
435   Double_t theta = (TMath::ACos(scalar/(modMu0*modMu1)))*(180./TMath::Pi());
436   return theta; 
437 }
438 //================================================
439 Bool_t AliMUONPairLight::IsDimuonFromCorrPiK(){
440   ///check if we have a correlated pi/K
441
442   AliMUONTrackLight *mu0 = this->GetMuon(0), *mu1 = this->GetMuon(1);
443   Bool_t fromSameLine = kFALSE;
444   if (mu0->IsParentPionOrKaon() &&
445       mu1->IsParentPionOrKaon() &&
446       mu1->GetQuarkPythiaLine() == mu0->GetQuarkPythiaLine()
447       ) fromSameLine = kTRUE;
448
449   return fromSameLine;
450 }