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 #include "AliMUONTrackLight.h"
  33 #include "AliMUONTrack.h"
  34 #include "AliMUONConstants.h"
  35
  36 #include "AliESDMuonTrack.h"
  37 #include "AliRunLoader.h"
  38 #include "AliStack.h"
  39 #include "AliHeader.h"
  40 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
  41
  42 #include "TDatabasePDG.h"
  43 #include "TClonesArray.h"
  44 #include "TParticle.h"
  45 #include "TString.h"
  46
  47 ClassImp(AliMUONTrackLight)
  48
  49 //===================================================================
  50
  51 AliMUONTrackLight::AliMUONTrackLight()
  52   : TObject(),
  53     fPrec(),
  54     fIsTriggered(kFALSE),
  55     fCharge(-999),
  56     fChi2(-1),
  57     fCentr(-1),
  58     fPgen(),
  59     fTrackPythiaLine(-999),
  60     fTrackPDGCode(-999),
  61     fOscillation(kFALSE),
  62     fNParents(0),
  63     fWeight(1)
  64 {
  65   /// default constructor
  66   fPgen.SetPxPyPzE(0.,0.,0.,0.);
  67   fPrec.SetPxPyPzE(0.,0.,0.,0.);
  68   for (Int_t i=0; i<3; i++) fXYZ[i]=-999;
  69   for (Int_t npar = 0; npar < fgkNParentsMax; npar++){
  70     fParentPDGCode[npar] = -1;
  71     fParentPythiaLine[npar] = -1;
  72   }
  73   for (Int_t i = 0; i < 4; i++){
  74     fQuarkPDGCode[i] = -1;
  75     fQuarkPythiaLine[i] = -1;
  76   }
  77 }
  78
  79 //============================================
  80 AliMUONTrackLight::AliMUONTrackLight(const AliMUONTrackLight &muonCopy)
  81   : TObject(muonCopy),
  82     fPrec(muonCopy.fPrec),
  83     fIsTriggered(muonCopy.fIsTriggered),
  84     fCharge(muonCopy.fCharge),
  85     fChi2(muonCopy.fChi2),
  86     fCentr(muonCopy.fCentr),
  87     fPgen(muonCopy.fPgen),
  88     fTrackPythiaLine(muonCopy.fTrackPythiaLine),
  89     fTrackPDGCode(muonCopy.fTrackPDGCode),
  90     fOscillation(muonCopy.fOscillation),
  91     fNParents(muonCopy.fNParents),
  92     fWeight(muonCopy.fWeight)
  93 {
  94   /// copy constructor
  95   for (Int_t i=0; i<3; i++) fXYZ[i]=muonCopy.fXYZ[i];
  96   for (Int_t npar = 0; npar < fgkNParentsMax; npar++){
  97     fParentPDGCode[npar] = muonCopy.fParentPDGCode[npar];
  98     fParentPythiaLine[npar] = muonCopy.fParentPythiaLine[npar];
  99   }
 100   for (Int_t i = 0; i < 4; i++){
 101     fQuarkPDGCode[i] = muonCopy.fQuarkPDGCode[i];
 102     fQuarkPythiaLine[i] = muonCopy.fQuarkPythiaLine[i];
 103   }
 104 }
 105
 106 //============================================
 107 AliMUONTrackLight::AliMUONTrackLight(AliESDMuonTrack* muonTrack)
 108   : TObject(),
 109     fPrec(),
 110     fIsTriggered(kFALSE),
 111     fCharge(-999),
 112     fChi2(-1),
 113     fCentr(-1),
 114     fPgen(),
 115     fTrackPythiaLine(-999),
 116     fTrackPDGCode(-999),
 117     fOscillation(kFALSE),
 118     fNParents(0),
 119     fWeight(1)
 120 {
 121   /// constructor
 122   //AliMUONTrackLight();
 123   FillFromESD(muonTrack);
 124 }
 125
 126 //============================================
 127 AliMUONTrackLight::~AliMUONTrackLight()
 128 {
 129 /// Destructor
 130 }
 131
 132 //============================================
 133
 134 void AliMUONTrackLight::FillFromAliMUONTrack(AliMUONTrack *trackReco,Double_t zvert){
 135   /// this method sets the muon reconstructed momentum according to the value given by AliMUONTrack
 136   AliMUONTrackParam trPar(*((AliMUONTrackParam*) (trackReco->GetTrackParamAtHit()->First())));
 137   //  AliMUONTrackParam *trPar  = trackReco->GetTrackParamAtVertex();
 138   AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trPar,0.,0.,0.);
 139   this->SetCharge(Int_t(TMath::Sign(1.,trPar.GetInverseBendingMomentum())));
 140   this->SetPxPyPz(trPar.Px(),trPar.Py(), trPar.Pz());
 141   this->SetTriggered(trackReco->GetMatchTrigger());
 142
 143   Double_t xyz[3] = { trPar.GetNonBendingCoor(),
 144                       trPar.GetBendingCoor(),
 145                       zvert};
 146   this->SetVertex(xyz);
 147 }
 148
 149 //============================================
 150 void AliMUONTrackLight::FillFromESD(AliESDMuonTrack* muonTrack,Double_t zvert){
 151   /// computes prec and charge from ESD track
 152   Double_t mumass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(13)->Mass();
 153   Double_t thetaX = muonTrack->GetThetaX();
 154   Double_t thetaY = muonTrack->GetThetaY();
 155   Double_t tanthx = TMath::Tan(thetaX);
 156   Double_t tanthy = TMath::Tan(thetaY);
 157   Double_t pYZ    =  1./TMath::Abs(muonTrack->GetInverseBendingMomentum());
 158   Double_t pz     = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + tanthy * tanthy);
 159   Double_t px     = pz * tanthx;
 160   Double_t py     = pz * tanthy;
 161   fCharge   = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
 162   Double_t energy = TMath::Sqrt(mumass * mumass + px*px + py*py + pz*pz);
 163   fPrec.SetPxPyPzE(px,py,pz,energy);
 164   // get the position
 165   fXYZ[0] = muonTrack->GetNonBendingCoor();
 166   fXYZ[1] = muonTrack->GetBendingCoor();
 167   if (zvert==-9999) fXYZ[2] = muonTrack->GetZ();
 168   else fXYZ[2] = zvert;
 169   // get the chi2 per d.o.f.
 170   fChi2 = muonTrack->GetChi2()/ (2.0 * muonTrack->GetNHit() - 5);
 171   fIsTriggered = muonTrack->GetMatchTrigger();
 172 }
 173
 174 //============================================
 175 void AliMUONTrackLight::SetPxPyPz(Double_t px, Double_t py, Double_t pz){
 176   /// set the reconstructed 4-momentum, assuming the particle is a muon
 177   Double_t mumass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(13)->Mass();
 178   Double_t energy = TMath::Sqrt(mumass * mumass + px*px + py*py + pz*pz);
 179   fPrec.SetPxPyPzE(px,py,pz,energy);
 180 }
 181
 182 //============================================
 183 TParticle* AliMUONTrackLight::FindRefTrack(AliMUONTrack* trackReco, TClonesArray* trackRefArray, AliRunLoader *runLoader){
 184   /// find the MC particle that corresponds to a given rec track
 185   TParticle *part = 0;
 186   const Double_t kSigma2Cut = 16;  // 4 sigmas cut, kSigma2Cut = 4*4
 187   Int_t nTrackRef = trackRefArray->GetEntriesFast();
 188   Int_t compPart = 0;
 189   for (Int_t iref = 0; iref < nTrackRef; iref++) {
 190     AliMUONTrack *trackRef = (AliMUONTrack *)trackRefArray->At(iref);
 191     // check if trackRef is compatible with trackReco:
 192     //routine returns for each chamber a yes/no information if the
 193     //hit of rec. track and hit of referenced track are compatible
 194     Bool_t *compTrack = trackRef->CompatibleTrack(trackReco,kSigma2Cut);
 195     Int_t iTrack = this->TrackCheck(compTrack); //returns number of validated conditions
 196     if (iTrack==4) {
 197       compPart++;
 198       Int_t trackID = trackRef->GetTrackID();
 199       this->SetTrackPythiaLine(trackID);
 200       part = ((AliStack *)(((AliHeader *) runLoader->GetHeader())->Stack()))->Particle(trackID);
 201       fTrackPDGCode = part->GetPdgCode();
 202     }
 203   }
 204   if (compPart>1) {
 205     printf ("<AliMUONTrackLight::FindRefTrack> ERROR: more than one particle compatible to the reconstructed track.\n");
 206     Int_t i=0, j=1/i;
 207     printf ("j=%d \n",j);
 208   }
 209   return part;
 210 }
 211
 212 //============================================
 213 Int_t AliMUONTrackLight::TrackCheck(Bool_t *compTrack){
 214   /// Apply reconstruction requirements
 215   /// Return number of validated conditions
 216   /// If all the tests are verified then TrackCheck = 4 (good track)
 217   Int_t iTrack = 0;
 218   Int_t hitsInLastStations = 0;
 219
 220   // apply reconstruction requirements
 221   if (compTrack[0] || compTrack[1]) iTrack++; // at least one hit in st. 0
 222   if (compTrack[2] || compTrack[3]) iTrack++; // at least one hit in st. 1
 223   if (compTrack[4] || compTrack[5]) iTrack++; // at least one hit in st. 2
 224   for (Int_t ch = 6; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++) {
 225     if (compTrack[ch]) hitsInLastStations++;
 226   }
 227   if (hitsInLastStations > 2) iTrack++; // at least 3 hits in st. 3 & 4
 228   return iTrack;
 229 }
 230
 231 //============================================
 232 void AliMUONTrackLight::FillMuonHistory(AliRunLoader *runLoader, TParticle *part){
 233   /// scans the muon history to determine parents pdg code and pythia line
 234   // kept for backward compatibility
 235   // see the overloaded method FillMuonHistory(AliStack *stack, TParticle *part)
 236   AliStack *stack = runLoader->GetHeader()->Stack();
 237   FillMuonHistory(stack,part);
 238 }
 239
 240 //============================================
 241 void AliMUONTrackLight::FillMuonHistory(AliStack *stack, TParticle *part){
 242   /// scans the muon history to determine parents pdg code and pythia line
 243   Int_t countP = -1;
 244   Int_t parents[10], parLine[10];
 245   Int_t lineM = part->GetFirstMother();//line in the Pythia output of the particle's mother
 246
 247   TParticle *mother;
 248   Int_t status=-1, pdg=-1;
 249   while(lineM >= 0){
 250
 251     mother = stack->Particle(lineM); //direct mother of rec. track
 252     pdg = mother->GetPdgCode();//store PDG code of first mother
 253     // break if a string, gluon, quark or diquark is found
 254     if(pdg == 92 || pdg == 21 || TMath::Abs(pdg) < 10 || IsDiquark(pdg)) break;
 255     parents[++countP] = pdg;
 256     parLine[countP] = lineM;
 257     status = mother->GetStatusCode();//get its status code to check if oscillation occured
 258     if(IsB0(parents[countP]) && status == 12) this->SetOscillation(kTRUE);
 259     lineM = mother->GetFirstMother();
 260   }
 261   //store all the fragmented parents in an array:
 262   for(int i = 0; i <= countP; i++){
 263     this->SetParentPDGCode(i,parents[countP-i]);
 264     this->SetParentPythiaLine(i,parLine[countP-i]);
 265   }
 266   fNParents = countP+1;
 267   countP = -1;
 268
 269   //and store the lines of the string and further quarks in another array:
 270   while(lineM >= 0){
 271     mother = stack->Particle(lineM);
 272     pdg = mother->GetPdgCode();
 273     //now, get information before the fragmentation
 274     this->SetQuarkPythiaLine(++countP, lineM);//store the line of the string in index 0
 275     this->SetQuarkPDGCode(countP, pdg);//store the pdg of the quarks in index 1,2
 276     lineM = mother->GetFirstMother();
 277   }
 278
 279   //check if in case of HF production, the string points to the correct end
 280   //and correct it in case of need:
 281   countP = 1;
 282   for(int par = 0; par < 4; par++){
 283     if(TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(par)) < 6){
 284       countP = par; //get the quark just before hadronisation
 285       break;
 286     }
 287   }
 288   if(this->GetQuarkPythiaLine(countP) > -1 && (this->GetParentFlavour(0)==4 || this->GetParentFlavour(0)==5)){
 289     if(this->GetParentFlavour(0) != TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(countP))){
 290
 291       printf("quark flavour of parent and that of quark do not correspond: %d %d --> correcting\n", this->GetParentFlavour(0), TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(countP)));
 292       Int_t pdg = this->GetQuarkPDGCode(countP), line = this->GetQuarkPythiaLine(countP);
 293       this->ResetQuarkInfo();
 294       while(TMath::Abs(pdg) != this->GetParentFlavour(0)){//pdg of q,g in Pythia listing following the wrong string end
 295                                                         //must coincide with the flavour of the last fragmented mother
 296
 297         pdg = stack->Particle(++line)->GetPdgCode();
 298       }
 299       //now, we have the correct string end and the correct line
 300       //continue to fill again all parents and corresponding lines
 301       while(line >= 0){
 302         mother = stack->Particle(line);//get again the mother
 303         pdg = mother->GetPdgCode();
 304         this->SetQuarkPythiaLine(countP, line);
 305         this->SetQuarkPDGCode(countP++, pdg);
 306         line = mother->GetFirstMother();
 307       }
 308       this->PrintInfo("h");
 309     }//mismatch
 310   }
 311 }
 312
 313 //====================================
 314 void AliMUONTrackLight::ResetQuarkInfo(){
 315   /// resets parton information
 316   for(int pos = 1; pos < 4; pos++){//[0] is the string
 317     this->SetQuarkPDGCode(pos,-1);
 318     this->SetQuarkPythiaLine(pos,-1);
 319   }
 320 }
 321
 322 //====================================
 323 Bool_t AliMUONTrackLight::IsB0(Int_t intTest) const {
 324   /// checks if the particle is a B0
 325   Int_t bMes0[2] = {511,531};//flavour code of B0d and B0s
 326   Bool_t answer = kFALSE;
 327   for(int i = 0; i < 2; i++){
 328     if(TMath::Abs(intTest) == bMes0[i]){
 329       answer = kTRUE;
 330       break;
 331     }
 332   }
 333   return answer;
 334 }
 335 //====================================
 336 Bool_t AliMUONTrackLight::IsMotherAResonance(Int_t index) const {
 337   /// checks if mother is a resonance
 338   Int_t intTest = GetParentPDGCode(index);
 339   // the resonance pdg code is built this way
 340   // x00ffn where x=0,1,.. (1S,2S... states), f=quark flavour
 341   Int_t id=intTest%100000;
 342   return (!((id-id%10)%110));
 343 }
 344 //====================================
 345 Int_t AliMUONTrackLight::GetParentFlavour(Int_t idParent) const {
 346   /// returns the flavour of parent idParent (idParent=0 is the oldest
 347   /// hadronized parent)
 348   Int_t pdg = GetParentPDGCode(idParent);
 349   Int_t quark = TMath::Abs(pdg/100);
 350   if(quark > 9) quark = quark/10;
 351   return quark;
 352 }
 353
 354 //====================================
 355 void AliMUONTrackLight::PrintInfo(Option_t* opt){
 356   /// prints information about the track:
 357   /// - "H" muon's decay history
 358   /// - "K" muon kinematics
 359   /// - "A" all variables
 360   TString options(opt);
 361   options.ToUpper();
 362
 363   if(options.Contains("H") || options.Contains("A")){ //muon decay history
 364     char *name= new char[100];
 365     TString pdg = "", line = "";
 366     for(int i = 3; i >= 0; i--){
 367       if(this->GetQuarkPythiaLine(i)>= 0){
 368         sprintf(name, "%4d --> ", this->GetQuarkPythiaLine(i));
 369         line += name;
 370         sprintf(name, "%4d --> ", this->GetQuarkPDGCode(i));
 371         pdg += name;
 372       }
 373     }
 374     for(int i = 0; i < fNParents; i++){
 375       if(this->GetParentPythiaLine(i)>= 0){
 376         sprintf(name, "%7d --> ", this->GetParentPythiaLine(i));
 377         line += name;
 378         sprintf(name, "%7d --> ", this->GetParentPDGCode(i));
 379         pdg += name;
 380       }
 381     }
 382     sprintf(name, "%4d", this->GetTrackPythiaLine()); line += name;
 383     sprintf(name, "%4d", this->GetTrackPDGCode()); pdg += name;
 384
 385     printf("\nmuon's decay history:\n");
 386     printf(" PDG: %s\n", pdg.Data());
 387     printf("line: %s\n", line.Data());
 388   }
 389   if(options.Contains("K") || options.Contains("A")){ //muon kinematic
 390
 391     Int_t charge = this->GetCharge();
 392     Double_t *vtx = this->GetVertex();
 393     TLorentzVector momRec = this->GetPRec();
 394     TLorentzVector momGen = this->GetPGen();
 395     printf("the track's charge is %d\n", charge);
 396     printf("Primary vertex: Vx = %1.3f, Vy = %1.3f, Vz = %1.3f\n", vtx[0], vtx[1], vtx[2]);
 397     printf("Generated:     Px = %1.3f, Py = %1.3f, Pz = %1.3f\n", momGen.Px(), momGen.Py(), momGen.Pz());
 398     printf("Reconstructed: Px = %1.3f, Py = %1.3f, Pz = %1.3f\n", momRec.Px(), momRec.Py(), momRec.Pz());
 399     printf("Rec. variables: pT %1.3f, pseudo-rapidity %1.3f, theta %1.3f (%1.3f degree), phi %1.3f (%1.3f degree)\n",
 400            momRec.Pt(), momRec.Eta(), momRec.Theta(), 180./TMath::Pi() * momRec.Theta(),
 401            momRec.Phi(), 180./TMath::Pi() * momRec.Phi());
 402   }
 403 }
 404 //====================================
 405 Bool_t AliMUONTrackLight::IsParentPionOrKaon(Int_t idparent){
 406   /// checks if a muon comes from a pion or kaon or a particle that decays into one of these two
 407   Int_t pdg = this->GetParentPDGCode(idparent);
 408   if (TMath::Abs(pdg)==211 || //pi+
 409       TMath::Abs(pdg)==321 || //K+
 410       TMath::Abs(pdg)==213 || //rho+
 411       TMath::Abs(pdg)==311 || //K0
 412       TMath::Abs(pdg)==313 || //K*0
 413       TMath::Abs(pdg)==323    //K*+
 414       ) {
 415     return kTRUE;
 416   }
 417   else return kFALSE;
 418 }
 419 //====================================
 420 Bool_t AliMUONTrackLight::IsDiquark(Int_t pdg){
 421   /// check if the provided pdg code corresponds to a diquark
 422   pdg = TMath::Abs(pdg);
 423   if((pdg > 1000) && (pdg%100 < 10)) return kTRUE;
 424   else return kFALSE;
 425 }