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 #include "AliMUONTrackParam.h"
  45
  46 #include "AliESDMuonTrack.h"
  47 #include "AliRunLoader.h"
  48 #include "AliStack.h"
  49 #include "AliHeader.h"
  50
  51 #include "TDatabasePDG.h"
  52 #include "TParticle.h"
  53 #include "TString.h"
  54
  55 ClassImp(AliMUONTrackLight)
  56
  57 //===================================================================
  58
  59 AliMUONTrackLight::AliMUONTrackLight()
  60   : TObject(),
  61     fPrec(),
  62     fIsTriggered(kFALSE),
  63     fCharge(-999),
  64     fChi2(-1),
  65     fCentr(-1),
  66     fPgen(),
  67     fTrackPythiaLine(-999),
  68     fTrackPDGCode(-999),
  69     fOscillation(kFALSE),
  70     fNParents(0),
  71     fWeight(1)
  72 {
  73   /// default constructor
  74   fPgen.SetPxPyPzE(0.,0.,0.,0.);
  75   fPrec.SetPxPyPzE(0.,0.,0.,0.);
  76   for (Int_t i=0; i<3; i++) fXYZ[i]=-999;
  77   for (Int_t npar = 0; npar < fgkNParentsMax; npar++){
  78     fParentPDGCode[npar] = -1;
  79     fParentPythiaLine[npar] = -1;
  80   }
  81   for (Int_t i = 0; i < 4; i++){
  82     fQuarkPDGCode[i] = -1;
  83     fQuarkPythiaLine[i] = -1;
  84   }
  85 }
  86
  87 //============================================
  88 AliMUONTrackLight::AliMUONTrackLight(const AliMUONTrackLight &muonCopy)
  89   : TObject(muonCopy),
  90     fPrec(muonCopy.fPrec),
  91     fIsTriggered(muonCopy.fIsTriggered),
  92     fCharge(muonCopy.fCharge),
  93     fChi2(muonCopy.fChi2),
  94     fCentr(muonCopy.fCentr),
  95     fPgen(muonCopy.fPgen),
  96     fTrackPythiaLine(muonCopy.fTrackPythiaLine),
  97     fTrackPDGCode(muonCopy.fTrackPDGCode),
  98     fOscillation(muonCopy.fOscillation),
  99     fNParents(muonCopy.fNParents),
 100     fWeight(muonCopy.fWeight)
 101 {
 102   /// copy constructor
 103   for (Int_t i=0; i<3; i++) fXYZ[i]=muonCopy.fXYZ[i];
 104   for (Int_t npar = 0; npar < fgkNParentsMax; npar++){
 105     fParentPDGCode[npar] = muonCopy.fParentPDGCode[npar];
 106     fParentPythiaLine[npar] = muonCopy.fParentPythiaLine[npar];
 107   }
 108   for (Int_t i = 0; i < 4; i++){
 109     fQuarkPDGCode[i] = muonCopy.fQuarkPDGCode[i];
 110     fQuarkPythiaLine[i] = muonCopy.fQuarkPythiaLine[i];
 111   }
 112 }
 113
 114 //============================================
 115 AliMUONTrackLight::AliMUONTrackLight(AliESDMuonTrack* muonTrack)
 116   : TObject(),
 117     fPrec(),
 118     fIsTriggered(kFALSE),
 119     fCharge(-999),
 120     fChi2(-1),
 121     fCentr(-1),
 122     fPgen(),
 123     fTrackPythiaLine(-999),
 124     fTrackPDGCode(-999),
 125     fOscillation(kFALSE),
 126     fNParents(0),
 127     fWeight(1)
 128 {
 129   /// constructor
 130   //AliMUONTrackLight();
 131   FillFromESD(muonTrack);
 132 }
 133
 134 //============================================
 135 AliMUONTrackLight::~AliMUONTrackLight()
 136 {
 137 /// Destructor
 138 }
 139
 140 //============================================
 141
 142 void AliMUONTrackLight::FillFromAliMUONTrack(AliMUONTrack *trackReco,Double_t zvert){
 143   /// this method sets the muon reconstructed momentum according to the value given by AliMUONTrack
 144   AliMUONTrackParam trPar;
 145   if (trackReco->GetTrackParamAtVertex()) trPar = *(trackReco->GetTrackParamAtVertex());
 146   else {
 147     trPar = *((AliMUONTrackParam*) trackReco->GetTrackParamAtCluster()->First());
 148     AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trPar,0.,0.,0.,0.,0.);
 149   }
 150   this->SetCharge(Int_t(TMath::Sign(1.,trPar.GetInverseBendingMomentum())));
 151   this->SetPxPyPz(trPar.Px(),trPar.Py(), trPar.Pz());
 152   this->SetTriggered(trackReco->GetMatchTrigger());
 153
 154   Double_t xyz[3] = { trPar.GetNonBendingCoor(),
 155                       trPar.GetBendingCoor(),
 156                       trPar.GetZ()};
 157   if (zvert!=-9999) xyz[2] = zvert;
 158   this->SetVertex(xyz);
 159 }
 160
 161 //============================================
 162 void AliMUONTrackLight::FillFromESD(AliESDMuonTrack* muonTrack,Double_t zvert){
 163   /// computes prec and charge from ESD track
 164   Double_t mumass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(13)->Mass();
 165   Double_t thetaX = muonTrack->GetThetaX();
 166   Double_t thetaY = muonTrack->GetThetaY();
 167   Double_t tanthx = TMath::Tan(thetaX);
 168   Double_t tanthy = TMath::Tan(thetaY);
 169   Double_t pYZ    =  1./TMath::Abs(muonTrack->GetInverseBendingMomentum());
 170   Double_t pz     = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + tanthy * tanthy);
 171   Double_t px     = pz * tanthx;
 172   Double_t py     = pz * tanthy;
 173   fCharge   = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
 174   Double_t energy = TMath::Sqrt(mumass * mumass + px*px + py*py + pz*pz);
 175   fPrec.SetPxPyPzE(px,py,pz,energy);
 176   // get the position
 177   fXYZ[0] = muonTrack->GetNonBendingCoor();
 178   fXYZ[1] = muonTrack->GetBendingCoor();
 179   if (zvert==-9999) fXYZ[2] = muonTrack->GetZ();
 180   else fXYZ[2] = zvert;
 181   // get the chi2 per d.o.f.
 182   fChi2 = muonTrack->GetChi2()/ (2.0 * muonTrack->GetNHit() - 5);
 183   fIsTriggered = muonTrack->GetMatchTrigger();
 184 }
 185
 186 //============================================
 187 void AliMUONTrackLight::SetPxPyPz(Double_t px, Double_t py, Double_t pz){
 188   /// set the reconstructed 4-momentum, assuming the particle is a muon
 189   Double_t mumass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(13)->Mass();
 190   Double_t energy = TMath::Sqrt(mumass * mumass + px*px + py*py + pz*pz);
 191   fPrec.SetPxPyPzE(px,py,pz,energy);
 192 }
 193
 194 //============================================
 195 TParticle* AliMUONTrackLight::FindRefTrack(
 196                 AliMUONTrack* trackReco, AliMUONVTrackStore* trackRefArray,
 197                 AliStack* stack)
 198 {
 199   /// Find the Monte Carlo (MC) particle that corresponds to a given reconstructed track.
 200   /// @param trackReco  This is the reconstructed track for which we want to find a
 201   ///           corresponding MC particle.
 202   /// @param trackRefArray  The list of MC reference tracks as generated by
 203   ///           AliMUONRecoCheck::ReconstructedTracks for example.
 204   /// @param stack  The MC stack of simulated particles.
 205
 206   TParticle *part = 0;
 207   const Double_t kSigmaCut = 4;  // 4 sigmas cut
 208   Int_t compPart = 0;
 209   Bool_t compTrack;
 210
 211   TIter next(trackRefArray->CreateIterator());
 212   AliMUONTrack* trackRef;
 213   while ( (trackRef = static_cast<AliMUONTrack*>(next())) ) {
 214     // check if trackRef is compatible with trackReco:
 215     compTrack = kFALSE;
 216
 217     if (trackReco->GetNClusters() > 1) {
 218
 219       // check cluster by cluster if trackReco contain info at each cluster
 220       Bool_t compTrackArray[10];
 221       trackRef->CompatibleTrack(trackReco,kSigmaCut,compTrackArray);
 222       if (TrackCheck(compTrackArray) == 4) compTrack = kTRUE;
 223
 224     } else {
 225
 226       // otherwise check only parameters at the z position of the first trackRef
 227       AliMUONTrackParam *refParam = (AliMUONTrackParam*) trackRef->GetTrackParamAtCluster()->First();
 228       AliMUONTrackParam recoParam(*((AliMUONTrackParam*) trackReco->GetTrackParamAtCluster()->First()));
 229       AliMUONTrackExtrap::ExtrapToZCov(&recoParam, refParam->GetZ());
 230       Double_t chi2;
 231       if (refParam->CompatibleTrackParam(recoParam, kSigmaCut, chi2)) compTrack = kTRUE;
 232
 233     }
 234
 235     if (compTrack) {
 236       compPart++;
 237       Int_t trackID = trackRef->GetUniqueID();
 238       this->SetTrackPythiaLine(trackID);
 239       part = stack->Particle(trackID);
 240       fTrackPDGCode = part->GetPdgCode();
 241     }
 242   }
 243   if (compPart>1) {
 244     AliFatal("More than one particle compatible with the reconstructed track.");
 245   }
 246   return part;
 247 }
 248
 249 //============================================
 250 Int_t AliMUONTrackLight::TrackCheck(Bool_t *compTrack){
 251   /// Apply reconstruction requirements
 252   /// Return number of validated conditions
 253   /// If all the tests are verified then TrackCheck = 4 (good track)
 254
 255   Int_t iTrack = 0;
 256   Int_t hitsInLastStations = 0;
 257
 258   // apply reconstruction requirements
 259   if (compTrack[0] || compTrack[1]) iTrack++; // at least one hit in st. 0
 260   if (compTrack[2] || compTrack[3]) iTrack++; // at least one hit in st. 1
 261   if (compTrack[4] || compTrack[5]) iTrack++; // at least one hit in st. 2
 262   for (Int_t ch = 6; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++) {
 263     if (compTrack[ch]) hitsInLastStations++;
 264   }
 265   if (hitsInLastStations > 2) iTrack++; // at least 3 hits in st. 3 & 4
 266   return iTrack;
 267 }
 268
 269 //============================================
 270 void AliMUONTrackLight::FillMuonHistory(AliStack *stack, TParticle *part){
 271   /// scans the muon history to determine parents pdg code and pythia line
 272   Int_t countP = -1;
 273   Int_t parents[10], parLine[10];
 274   Int_t lineM = part->GetFirstMother();//line in the Pythia output of the particle's mother
 275
 276   TParticle *mother;
 277   Int_t status=-1, pdg=-1;
 278   while(lineM >= 0){
 279
 280     mother = stack->Particle(lineM); //direct mother of rec. track
 281     pdg = mother->GetPdgCode();//store PDG code of first mother
 282     // break if a string, gluon, quark or diquark is found
 283     if(pdg == 92 || pdg == 21 || TMath::Abs(pdg) < 10 || IsDiquark(pdg)) break;
 284     parents[++countP] = pdg;
 285     parLine[countP] = lineM;
 286     status = mother->GetStatusCode();//get its status code to check if oscillation occured
 287     if(IsB0(parents[countP]) && status == 12) this->SetOscillation(kTRUE);
 288     lineM = mother->GetFirstMother();
 289   }
 290   //store all the fragmented parents in an array:
 291   for(int i = 0; i <= countP; i++){
 292     this->SetParentPDGCode(i,parents[countP-i]);
 293     this->SetParentPythiaLine(i,parLine[countP-i]);
 294   }
 295   fNParents = countP+1;
 296   countP = -1;
 297
 298   //and store the lines of the string and further quarks in another array:
 299   while(lineM >= 0){
 300     mother = stack->Particle(lineM);
 301     pdg = mother->GetPdgCode();
 302     //now, get information before the fragmentation
 303     this->SetQuarkPythiaLine(++countP, lineM);//store the line of the string in index 0
 304     this->SetQuarkPDGCode(countP, pdg);//store the pdg of the quarks in index 1,2
 305     lineM = mother->GetFirstMother();
 306   }
 307
 308   //check if in case of HF production, the string points to the correct end
 309   //and correct it in case of need:
 310   countP = 1;
 311   for(int par = 0; par < 4; par++){
 312     if(TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(par)) < 6){
 313       countP = par; //get the quark just before hadronisation
 314       break;
 315     }
 316   }
 317   if(this->GetQuarkPythiaLine(countP) > -1 && (this->GetParentFlavour(0)==4 || this->GetParentFlavour(0)==5)){
 318     if(this->GetParentFlavour(0) != TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(countP))){
 319
 320       AliWarning(Form("quark flavour of parent and that of quark do not correspond: %d %d --> correcting\n",
 321           this->GetParentFlavour(0), TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(countP)))
 322         );
 323
 324       pdg = this->GetQuarkPDGCode(countP);
 325       Int_t line = this->GetQuarkPythiaLine(countP);
 326       this->ResetQuarkInfo();
 327       while(TMath::Abs(pdg) != this->GetParentFlavour(0)){//pdg of q,g in Pythia listing following the wrong string end
 328                                                         //must coincide with the flavour of the last fragmented mother
 329
 330         pdg = stack->Particle(++line)->GetPdgCode();
 331       }
 332       //now, we have the correct string end and the correct line
 333       //continue to fill again all parents and corresponding lines
 334       while(line >= 0){
 335         mother = stack->Particle(line);//get again the mother
 336         pdg = mother->GetPdgCode();
 337         this->SetQuarkPythiaLine(countP, line);
 338         this->SetQuarkPDGCode(countP++, pdg);
 339         line = mother->GetFirstMother();
 340       }
 341       this->PrintInfo("h");
 342     }//mismatch
 343   }
 344 }
 345
 346 //====================================
 347 void AliMUONTrackLight::ResetQuarkInfo(){
 348   /// resets parton information
 349   for(int pos = 1; pos < 4; pos++){//[0] is the string
 350     this->SetQuarkPDGCode(pos,-1);
 351     this->SetQuarkPythiaLine(pos,-1);
 352   }
 353 }
 354
 355 //====================================
 356 Bool_t AliMUONTrackLight::IsB0(Int_t intTest) const {
 357   /// checks if the particle is a B0
 358   Int_t bMes0[2] = {511,531};//flavour code of B0d and B0s
 359   Bool_t answer = kFALSE;
 360   for(int i = 0; i < 2; i++){
 361     if(TMath::Abs(intTest) == bMes0[i]){
 362       answer = kTRUE;
 363       break;
 364     }
 365   }
 366   return answer;
 367 }
 368 //====================================
 369 Bool_t AliMUONTrackLight::IsMotherAResonance(Int_t index) const {
 370   /// checks if mother is a resonance
 371   Int_t intTest = GetParentPDGCode(index);
 372   // the resonance pdg code is built this way
 373   // x00ffn where x=0,1,.. (1S,2S... states), f=quark flavour
 374   Int_t id=intTest%100000;
 375   return (!((id-id%10)%110));
 376 }
 377 //====================================
 378 Int_t AliMUONTrackLight::GetParentFlavour(Int_t idParent) const {
 379   /// returns the flavour of parent idParent (idParent=0 is the oldest
 380   /// hadronized parent)
 381   Int_t pdg = GetParentPDGCode(idParent);
 382   Int_t quark = TMath::Abs(pdg/100);
 383   if(quark > 9) quark = quark/10;
 384   return quark;
 385 }
 386
 387 //====================================
 388 void AliMUONTrackLight::PrintInfo(Option_t* opt){
 389   /// prints information about the track:
 390   /// - "H" muon's decay history
 391   /// - "K" muon kinematics
 392   /// - "A" all variables
 393   TString options(opt);
 394   options.ToUpper();
 395
 396   if(options.Contains("H") || options.Contains("A")){ //muon decay history
 397     char *name= new char[100];
 398     TString pdg = "", line = "";
 399     for(int i = 3; i >= 0; i--){
 400       if(this->GetQuarkPythiaLine(i)>= 0){
 401         sprintf(name, "%4d --> ", this->GetQuarkPythiaLine(i));
 402         line += name;
 403         sprintf(name, "%4d --> ", this->GetQuarkPDGCode(i));
 404         pdg += name;
 405       }
 406     }
 407     for(int i = 0; i < fNParents; i++){
 408       if(this->GetParentPythiaLine(i)>= 0){
 409         sprintf(name, "%7d --> ", this->GetParentPythiaLine(i));
 410         line += name;
 411         sprintf(name, "%7d --> ", this->GetParentPDGCode(i));
 412         pdg += name;
 413       }
 414     }
 415     sprintf(name, "%4d", this->GetTrackPythiaLine()); line += name;
 416     sprintf(name, "%4d", this->GetTrackPDGCode()); pdg += name;
 417
 418     printf("\nmuon's decay history:\n");
 419     printf(" PDG: %s\n", pdg.Data());
 420     printf("line: %s\n", line.Data());
 421   }
 422   if(options.Contains("K") || options.Contains("A")){ //muon kinematic
 423
 424     Int_t charge = this->GetCharge();
 425     Double_t *vtx = this->GetVertex();
 426     TLorentzVector momRec = this->GetPRec();
 427     TLorentzVector momGen = this->GetPGen();
 428     printf("the track's charge is %d\n", charge);
 429     printf("Primary vertex: Vx = %1.3f, Vy = %1.3f, Vz = %1.3f\n", vtx[0], vtx[1], vtx[2]);
 430     printf("Generated:     Px = %1.3f, Py = %1.3f, Pz = %1.3f\n", momGen.Px(), momGen.Py(), momGen.Pz());
 431     printf("Reconstructed: Px = %1.3f, Py = %1.3f, Pz = %1.3f\n", momRec.Px(), momRec.Py(), momRec.Pz());
 432     printf("Rec. variables: pT %1.3f, pseudo-rapidity %1.3f, theta %1.3f (%1.3f degree), phi %1.3f (%1.3f degree)\n",
 433            momRec.Pt(), momRec.Eta(), momRec.Theta(), 180./TMath::Pi() * momRec.Theta(),
 434            momRec.Phi(), 180./TMath::Pi() * momRec.Phi());
 435   }
 436 }
 437 //====================================
 438 Bool_t AliMUONTrackLight::IsParentPionOrKaon(Int_t idparent){
 439   /// checks if a muon comes from a pion or kaon or a particle that decays into one of these two
 440   Int_t pdg = this->GetParentPDGCode(idparent);
 441   if (TMath::Abs(pdg)==211 || //pi+
 442       TMath::Abs(pdg)==321 || //K+
 443       TMath::Abs(pdg)==213 || //rho+
 444       TMath::Abs(pdg)==311 || //K0
 445       TMath::Abs(pdg)==313 || //K*0
 446       TMath::Abs(pdg)==323    //K*+
 447       ) {
 448     return kTRUE;
 449   }
 450   else return kFALSE;
 451 }
 452 //====================================
 453 Bool_t AliMUONTrackLight::IsDiquark(Int_t pdg){
 454   /// check if the provided pdg code corresponds to a diquark
 455   pdg = TMath::Abs(pdg);
 456   if((pdg > 1000) && (pdg%100 < 10)) return kTRUE;
 457   else return kFALSE;
 458 }