MUON/AliMUONTrackLight.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 // Compact information for the muon generated tracks in the MUON arm
  20 // useful at the last stage of the analysis chain
  21 // provides a link between the reconstructed track and the generated particle
  22 // stores kinematical information at gen. and rec. level and
  23 // the decay history of the muon, allowing the identification of the
  24 // mother process
  25 //
  26 // To be used together with AliMUONPairLight
  27 //
  28 // This class was prepared by INFN Cagliari, July 2006
  29 // (authors: H.Woehri, A.de Falco)
  30 //-----------------------------------------------------------------------------
  31
  32 // 13 Nov 2007:
  33 // Added a temporary fix to FindRefTrack to be able to handle reconstructed tracks
  34 // generated from ESD muon track information. The problem is that the ESD data at
  35 // the moment only contains the first hit on chamber 1. Hopefully in the near future
  36 // this will be fixed and all hit information will be available.
  37 //  - Artur Szostak <artursz@iafrica.com>
  38
  39 #include "AliMUONTrackLight.h"
  40 #include "AliMUONTrack.h"
  41 #include "AliMUONConstants.h"
  42 #include "AliMUONVTrackStore.h"
  43 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
  44
  45 #include "AliESDMuonTrack.h"
  46 #include "AliRunLoader.h"
  47 #include "AliStack.h"
  48 #include "AliHeader.h"
  49
  50 #include "TDatabasePDG.h"
  51 #include "TParticle.h"
  52 #include "TString.h"
  53
  54 ClassImp(AliMUONTrackLight)
  55
  56 //===================================================================
  57
  58 AliMUONTrackLight::AliMUONTrackLight()
  59   : TObject(),
  60     fPrec(),
  61     fIsTriggered(kFALSE),
  62     fCharge(-999),
  63     fChi2(-1),
  64     fCentr(-1),
  65     fPgen(),
  66     fTrackPythiaLine(-999),
  67     fTrackPDGCode(-999),
  68     fOscillation(kFALSE),
  69     fNParents(0),
  70     fWeight(1)
  71 {
  72   /// default constructor
  73   fPgen.SetPxPyPzE(0.,0.,0.,0.);
  74   fPrec.SetPxPyPzE(0.,0.,0.,0.);
  75   for (Int_t i=0; i<3; i++) fXYZ[i]=-999;
  76   for (Int_t npar = 0; npar < fgkNParentsMax; npar++){
  77     fParentPDGCode[npar] = -1;
  78     fParentPythiaLine[npar] = -1;
  79   }
  80   for (Int_t i = 0; i < 4; i++){
  81     fQuarkPDGCode[i] = -1;
  82     fQuarkPythiaLine[i] = -1;
  83   }
  84 }
  85
  86 //============================================
  87 AliMUONTrackLight::AliMUONTrackLight(const AliMUONTrackLight &muonCopy)
  88   : TObject(muonCopy),
  89     fPrec(muonCopy.fPrec),
  90     fIsTriggered(muonCopy.fIsTriggered),
  91     fCharge(muonCopy.fCharge),
  92     fChi2(muonCopy.fChi2),
  93     fCentr(muonCopy.fCentr),
  94     fPgen(muonCopy.fPgen),
  95     fTrackPythiaLine(muonCopy.fTrackPythiaLine),
  96     fTrackPDGCode(muonCopy.fTrackPDGCode),
  97     fOscillation(muonCopy.fOscillation),
  98     fNParents(muonCopy.fNParents),
  99     fWeight(muonCopy.fWeight)
 100 {
 101   /// copy constructor
 102   for (Int_t i=0; i<3; i++) fXYZ[i]=muonCopy.fXYZ[i];
 103   for (Int_t npar = 0; npar < fgkNParentsMax; npar++){
 104     fParentPDGCode[npar] = muonCopy.fParentPDGCode[npar];
 105     fParentPythiaLine[npar] = muonCopy.fParentPythiaLine[npar];
 106   }
 107   for (Int_t i = 0; i < 4; i++){
 108     fQuarkPDGCode[i] = muonCopy.fQuarkPDGCode[i];
 109     fQuarkPythiaLine[i] = muonCopy.fQuarkPythiaLine[i];
 110   }
 111 }
 112
 113 //============================================
 114 AliMUONTrackLight::AliMUONTrackLight(AliESDMuonTrack* muonTrack)
 115   : TObject(),
 116     fPrec(),
 117     fIsTriggered(kFALSE),
 118     fCharge(-999),
 119     fChi2(-1),
 120     fCentr(-1),
 121     fPgen(),
 122     fTrackPythiaLine(-999),
 123     fTrackPDGCode(-999),
 124     fOscillation(kFALSE),
 125     fNParents(0),
 126     fWeight(1)
 127 {
 128   /// constructor
 129   //AliMUONTrackLight();
 130   FillFromESD(muonTrack);
 131 }
 132
 133 //============================================
 134 AliMUONTrackLight::~AliMUONTrackLight()
 135 {
 136 /// Destructor
 137 }
 138
 139 //============================================
 140
 141 void AliMUONTrackLight::FillFromAliMUONTrack(AliMUONTrack *trackReco,Double_t zvert){
 142   /// this method sets the muon reconstructed momentum according to the value given by AliMUONTrack
 143   AliMUONTrackParam trPar;
 144   if (trackReco->GetTrackParamAtVertex()) trPar = *(trackReco->GetTrackParamAtVertex());
 145   else {
 146     trPar = *((AliMUONTrackParam*) trackReco->GetTrackParamAtCluster()->First());
 147     AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trPar,0.,0.,0.,0.,0.);
 148   }
 149   this->SetCharge(Int_t(TMath::Sign(1.,trPar.GetInverseBendingMomentum())));
 150   this->SetPxPyPz(trPar.Px(),trPar.Py(), trPar.Pz());
 151   this->SetTriggered(trackReco->GetMatchTrigger());
 152
 153   Double_t xyz[3] = { trPar.GetNonBendingCoor(),
 154                       trPar.GetBendingCoor(),
 155                       trPar.GetZ()};
 156   if (zvert!=-9999) xyz[2] = zvert;
 157   this->SetVertex(xyz);
 158 }
 159
 160 //============================================
 161 void AliMUONTrackLight::FillFromESD(AliESDMuonTrack* muonTrack,Double_t zvert){
 162   /// computes prec and charge from ESD track
 163   Double_t mumass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(13)->Mass();
 164   Double_t thetaX = muonTrack->GetThetaX();
 165   Double_t thetaY = muonTrack->GetThetaY();
 166   Double_t tanthx = TMath::Tan(thetaX);
 167   Double_t tanthy = TMath::Tan(thetaY);
 168   Double_t pYZ    =  1./TMath::Abs(muonTrack->GetInverseBendingMomentum());
 169   Double_t pz     = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + tanthy * tanthy);
 170   Double_t px     = pz * tanthx;
 171   Double_t py     = pz * tanthy;
 172   fCharge   = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
 173   Double_t energy = TMath::Sqrt(mumass * mumass + px*px + py*py + pz*pz);
 174   fPrec.SetPxPyPzE(px,py,pz,energy);
 175   // get the position
 176   fXYZ[0] = muonTrack->GetNonBendingCoor();
 177   fXYZ[1] = muonTrack->GetBendingCoor();
 178   if (zvert==-9999) fXYZ[2] = muonTrack->GetZ();
 179   else fXYZ[2] = zvert;
 180   // get the chi2 per d.o.f.
 181   fChi2 = muonTrack->GetChi2()/ (2.0 * muonTrack->GetNHit() - 5);
 182   fIsTriggered = muonTrack->GetMatchTrigger();
 183 }
 184
 185 //============================================
 186 void AliMUONTrackLight::SetPxPyPz(Double_t px, Double_t py, Double_t pz){
 187   /// set the reconstructed 4-momentum, assuming the particle is a muon
 188   Double_t mumass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(13)->Mass();
 189   Double_t energy = TMath::Sqrt(mumass * mumass + px*px + py*py + pz*pz);
 190   fPrec.SetPxPyPzE(px,py,pz,energy);
 191 }
 192
 193 //============================================
 194 TParticle* AliMUONTrackLight::FindRefTrack(
 195                 AliMUONTrack* trackReco, AliMUONVTrackStore* trackRefArray,
 196                 AliStack* stack)
 197 {
 198   /// Find the Monte Carlo (MC) particle that corresponds to a given reconstructed track.
 199   /// @param trackReco  This is the reconstructed track for which we want to find a
 200   ///           corresponding MC particle.
 201   /// @param trackRefArray  The list of MC reference tracks as generated by
 202   ///           AliMUONRecoCheck::ReconstructedTracks for example.
 203   /// @param stack  The MC stack of simulated particles.
 204
 205   TParticle *part = 0;
 206   const Double_t kSigmaCut = 4;  // 4 sigmas cut
 207   Int_t compPart = 0;
 208   Bool_t compTrack;
 209
 210   TIter next(trackRefArray->CreateIterator());
 211   AliMUONTrack* trackRef;
 212   while ( (trackRef = static_cast<AliMUONTrack*>(next())) ) {
 213     // check if trackRef is compatible with trackReco:
 214     compTrack = kFALSE;
 215
 216     if (trackReco->GetNClusters() > 1) {
 217
 218       // check cluster by cluster if trackReco contain info at each cluster
 219       Bool_t compTrackArray[10];
 220       trackRef->CompatibleTrack(trackReco,kSigmaCut,compTrackArray);
 221       if (TrackCheck(compTrackArray) == 4) compTrack = kTRUE;
 222
 223     } else {
 224
 225       // otherwise check only parameters at the z position of the first trackRef
 226       AliMUONTrackParam *refParam = (AliMUONTrackParam*) trackRef->GetTrackParamAtCluster()->First();
 227       AliMUONTrackParam recoParam(*((AliMUONTrackParam*) trackReco->GetTrackParamAtCluster()->First()));
 228       AliMUONTrackExtrap::ExtrapToZCov(&recoParam, refParam->GetZ());
 229       Double_t chi2;
 230       if (refParam->CompatibleTrackParam(recoParam, kSigmaCut, chi2)) compTrack = kTRUE;
 231
 232     }
 233
 234     if (compTrack) {
 235       compPart++;
 236       Int_t trackID = trackRef->GetTrackID();
 237       this->SetTrackPythiaLine(trackID);
 238       part = stack->Particle(trackID);
 239       fTrackPDGCode = part->GetPdgCode();
 240     }
 241   }
 242   if (compPart>1) {
 243     AliFatal("More than one particle compatible with the reconstructed track.");
 244   }
 245   return part;
 246 }
 247
 248 //============================================
 249 Int_t AliMUONTrackLight::TrackCheck(Bool_t *compTrack){
 250   /// Apply reconstruction requirements
 251   /// Return number of validated conditions
 252   /// If all the tests are verified then TrackCheck = 4 (good track)
 253
 254   Int_t iTrack = 0;
 255   Int_t hitsInLastStations = 0;
 256
 257   // apply reconstruction requirements
 258   if (compTrack[0] || compTrack[1]) iTrack++; // at least one hit in st. 0
 259   if (compTrack[2] || compTrack[3]) iTrack++; // at least one hit in st. 1
 260   if (compTrack[4] || compTrack[5]) iTrack++; // at least one hit in st. 2
 261   for (Int_t ch = 6; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++) {
 262     if (compTrack[ch]) hitsInLastStations++;
 263   }
 264   if (hitsInLastStations > 2) iTrack++; // at least 3 hits in st. 3 & 4
 265   return iTrack;
 266 }
 267
 268 //============================================
 269 void AliMUONTrackLight::FillMuonHistory(AliStack *stack, TParticle *part){
 270   /// scans the muon history to determine parents pdg code and pythia line
 271   Int_t countP = -1;
 272   Int_t parents[10], parLine[10];
 273   Int_t lineM = part->GetFirstMother();//line in the Pythia output of the particle's mother
 274
 275   TParticle *mother;
 276   Int_t status=-1, pdg=-1;
 277   while(lineM >= 0){
 278
 279     mother = stack->Particle(lineM); //direct mother of rec. track
 280     pdg = mother->GetPdgCode();//store PDG code of first mother
 281     // break if a string, gluon, quark or diquark is found
 282     if(pdg == 92 || pdg == 21 || TMath::Abs(pdg) < 10 || IsDiquark(pdg)) break;
 283     parents[++countP] = pdg;
 284     parLine[countP] = lineM;
 285     status = mother->GetStatusCode();//get its status code to check if oscillation occured
 286     if(IsB0(parents[countP]) && status == 12) this->SetOscillation(kTRUE);
 287     lineM = mother->GetFirstMother();
 288   }
 289   //store all the fragmented parents in an array:
 290   for(int i = 0; i <= countP; i++){
 291     this->SetParentPDGCode(i,parents[countP-i]);
 292     this->SetParentPythiaLine(i,parLine[countP-i]);
 293   }
 294   fNParents = countP+1;
 295   countP = -1;
 296
 297   //and store the lines of the string and further quarks in another array:
 298   while(lineM >= 0){
 299     mother = stack->Particle(lineM);
 300     pdg = mother->GetPdgCode();
 301     //now, get information before the fragmentation
 302     this->SetQuarkPythiaLine(++countP, lineM);//store the line of the string in index 0
 303     this->SetQuarkPDGCode(countP, pdg);//store the pdg of the quarks in index 1,2
 304     lineM = mother->GetFirstMother();
 305   }
 306
 307   //check if in case of HF production, the string points to the correct end
 308   //and correct it in case of need:
 309   countP = 1;
 310   for(int par = 0; par < 4; par++){
 311     if(TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(par)) < 6){
 312       countP = par; //get the quark just before hadronisation
 313       break;
 314     }
 315   }
 316   if(this->GetQuarkPythiaLine(countP) > -1 && (this->GetParentFlavour(0)==4 || this->GetParentFlavour(0)==5)){
 317     if(this->GetParentFlavour(0) != TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(countP))){
 318
 319       AliWarning(Form("quark flavour of parent and that of quark do not correspond: %d %d --> correcting\n",
 320           this->GetParentFlavour(0), TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(countP)))
 321         );
 322
 323       pdg = this->GetQuarkPDGCode(countP);
 324       Int_t line = this->GetQuarkPythiaLine(countP);
 325       this->ResetQuarkInfo();
 326       while(TMath::Abs(pdg) != this->GetParentFlavour(0)){//pdg of q,g in Pythia listing following the wrong string end
 327                                                         //must coincide with the flavour of the last fragmented mother
 328
 329         pdg = stack->Particle(++line)->GetPdgCode();
 330       }
 331       //now, we have the correct string end and the correct line
 332       //continue to fill again all parents and corresponding lines
 333       while(line >= 0){
 334         mother = stack->Particle(line);//get again the mother
 335         pdg = mother->GetPdgCode();
 336         this->SetQuarkPythiaLine(countP, line);
 337         this->SetQuarkPDGCode(countP++, pdg);
 338         line = mother->GetFirstMother();
 339       }
 340       this->PrintInfo("h");
 341     }//mismatch
 342   }
 343 }
 344
 345 //====================================
 346 void AliMUONTrackLight::ResetQuarkInfo(){
 347   /// resets parton information
 348   for(int pos = 1; pos < 4; pos++){//[0] is the string
 349     this->SetQuarkPDGCode(pos,-1);
 350     this->SetQuarkPythiaLine(pos,-1);
 351   }
 352 }
 353
 354 //====================================
 355 Bool_t AliMUONTrackLight::IsB0(Int_t intTest) const {
 356   /// checks if the particle is a B0
 357   Int_t bMes0[2] = {511,531};//flavour code of B0d and B0s
 358   Bool_t answer = kFALSE;
 359   for(int i = 0; i < 2; i++){
 360     if(TMath::Abs(intTest) == bMes0[i]){
 361       answer = kTRUE;
 362       break;
 363     }
 364   }
 365   return answer;
 366 }
 367 //====================================
 368 Bool_t AliMUONTrackLight::IsMotherAResonance(Int_t index) const {
 369   /// checks if mother is a resonance
 370   Int_t intTest = GetParentPDGCode(index);
 371   // the resonance pdg code is built this way
 372   // x00ffn where x=0,1,.. (1S,2S... states), f=quark flavour
 373   Int_t id=intTest%100000;
 374   return (!((id-id%10)%110));
 375 }
 376 //====================================
 377 Int_t AliMUONTrackLight::GetParentFlavour(Int_t idParent) const {
 378   /// returns the flavour of parent idParent (idParent=0 is the oldest
 379   /// hadronized parent)
 380   Int_t pdg = GetParentPDGCode(idParent);
 381   Int_t quark = TMath::Abs(pdg/100);
 382   if(quark > 9) quark = quark/10;
 383   return quark;
 384 }
 385
 386 //====================================
 387 void AliMUONTrackLight::PrintInfo(Option_t* opt){
 388   /// prints information about the track:
 389   /// - "H" muon's decay history
 390   /// - "K" muon kinematics
 391   /// - "A" all variables
 392   TString options(opt);
 393   options.ToUpper();
 394
 395   if(options.Contains("H") || options.Contains("A")){ //muon decay history
 396     char *name= new char[100];
 397     TString pdg = "", line = "";
 398     for(int i = 3; i >= 0; i--){
 399       if(this->GetQuarkPythiaLine(i)>= 0){
 400         sprintf(name, "%4d --> ", this->GetQuarkPythiaLine(i));
 401         line += name;
 402         sprintf(name, "%4d --> ", this->GetQuarkPDGCode(i));
 403         pdg += name;
 404       }
 405     }
 406     for(int i = 0; i < fNParents; i++){
 407       if(this->GetParentPythiaLine(i)>= 0){
 408         sprintf(name, "%7d --> ", this->GetParentPythiaLine(i));
 409         line += name;
 410         sprintf(name, "%7d --> ", this->GetParentPDGCode(i));
 411         pdg += name;
 412       }
 413     }
 414     sprintf(name, "%4d", this->GetTrackPythiaLine()); line += name;
 415     sprintf(name, "%4d", this->GetTrackPDGCode()); pdg += name;
 416
 417     printf("\nmuon's decay history:\n");
 418     printf(" PDG: %s\n", pdg.Data());
 419     printf("line: %s\n", line.Data());
 420   }
 421   if(options.Contains("K") || options.Contains("A")){ //muon kinematic
 422
 423     Int_t charge = this->GetCharge();
 424     Double_t *vtx = this->GetVertex();
 425     TLorentzVector momRec = this->GetPRec();
 426     TLorentzVector momGen = this->GetPGen();
 427     printf("the track's charge is %d\n", charge);
 428     printf("Primary vertex: Vx = %1.3f, Vy = %1.3f, Vz = %1.3f\n", vtx[0], vtx[1], vtx[2]);
 429     printf("Generated:     Px = %1.3f, Py = %1.3f, Pz = %1.3f\n", momGen.Px(), momGen.Py(), momGen.Pz());
 430     printf("Reconstructed: Px = %1.3f, Py = %1.3f, Pz = %1.3f\n", momRec.Px(), momRec.Py(), momRec.Pz());
 431     printf("Rec. variables: pT %1.3f, pseudo-rapidity %1.3f, theta %1.3f (%1.3f degree), phi %1.3f (%1.3f degree)\n",
 432            momRec.Pt(), momRec.Eta(), momRec.Theta(), 180./TMath::Pi() * momRec.Theta(),
 433            momRec.Phi(), 180./TMath::Pi() * momRec.Phi());
 434   }
 435 }
 436 //====================================
 437 Bool_t AliMUONTrackLight::IsParentPionOrKaon(Int_t idparent){
 438   /// checks if a muon comes from a pion or kaon or a particle that decays into one of these two
 439   Int_t pdg = this->GetParentPDGCode(idparent);
 440   if (TMath::Abs(pdg)==211 || //pi+
 441       TMath::Abs(pdg)==321 || //K+
 442       TMath::Abs(pdg)==213 || //rho+
 443       TMath::Abs(pdg)==311 || //K0
 444       TMath::Abs(pdg)==313 || //K*0
 445       TMath::Abs(pdg)==323    //K*+
 446       ) {
 447     return kTRUE;
 448   }
 449   else return kFALSE;
 450 }
 451 //====================================
 452 Bool_t AliMUONTrackLight::IsDiquark(Int_t pdg){
 453   /// check if the provided pdg code corresponds to a diquark
 454   pdg = TMath::Abs(pdg);
 455   if((pdg > 1000) && (pdg%100 < 10)) return kTRUE;
 456   else return kFALSE;
 457 }