In AliMUONPairLight, AliMUONTrackLight:
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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 "AliMUONTrackParam.h"
44
45 #include "AliESDMuonTrack.h"
46 #include "AliStack.h"
47 #include "AliLog.h"
48
49 #include "TDatabasePDG.h"
50 #include "TParticle.h"
51 #include "TString.h"
52
53 #include <cstdio>
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   fPgen.SetPxPyPzE(0.,0.,0.,0.); 
131   for (Int_t npar = 0; npar < fgkNParentsMax; npar++){
132     fParentPDGCode[npar] = -1; 
133     fParentPythiaLine[npar] = -1;
134   }
135   for (Int_t i = 0; i < 4; i++){
136     fQuarkPDGCode[i] = -1; 
137     fQuarkPythiaLine[i] = -1; 
138   }
139   FillFromESD(muonTrack);
140 }
141
142 //============================================
143 AliMUONTrackLight::~AliMUONTrackLight()
144 {
145 /// Destructor
146
147
148 //============================================
149 AliMUONTrackLight& AliMUONTrackLight::operator=(const AliMUONTrackLight& muonCopy)
150 {
151   // check assignment to self
152   if (this == &muonCopy) return *this;
153
154   // base class assignment
155   TObject::operator=(muonCopy);
156
157   // assignment operator
158   fPrec = muonCopy.fPrec; 
159   fIsTriggered = muonCopy.fIsTriggered;
160   fCharge = muonCopy.fCharge; 
161   fChi2 = muonCopy.fChi2; 
162   fCentr = muonCopy.fCentr;
163   fPgen = muonCopy.fPgen; 
164   fTrackPythiaLine = muonCopy.fTrackPythiaLine;
165   fTrackPDGCode = muonCopy.fTrackPDGCode;
166   fOscillation = muonCopy.fOscillation; 
167   fNParents = muonCopy.fNParents;
168   fWeight = muonCopy.fWeight;
169   
170   for (Int_t i=0; i<3; i++) fXYZ[i]=muonCopy.fXYZ[i]; 
171   for (Int_t npar = 0; npar < fgkNParentsMax; npar++){
172     fParentPDGCode[npar] = muonCopy.fParentPDGCode[npar]; 
173     fParentPythiaLine[npar] = muonCopy.fParentPythiaLine[npar];
174   }
175   for (Int_t i = 0; i < 4; i++){
176     fQuarkPDGCode[i] = muonCopy.fQuarkPDGCode[i]; 
177     fQuarkPythiaLine[i] = muonCopy.fQuarkPythiaLine[i]; 
178   }
179 }    
180
181 //============================================
182
183 void AliMUONTrackLight::FillFromAliMUONTrack(AliMUONTrack *trackReco,Double_t zvert){
184   /// this method sets the muon reconstructed momentum according to the value given by AliMUONTrack
185   AliMUONTrackParam* trPar = trackReco->GetTrackParamAtVertex();
186   if (!trPar) {
187     AliError("The track must contain the parameters at vertex");
188     return;
189   }
190   this->SetCharge(Int_t(TMath::Sign(1.,trPar->GetInverseBendingMomentum())));
191   this->SetPxPyPz(trPar->Px(),trPar->Py(), trPar->Pz()); 
192   this->SetTriggered(trackReco->GetMatchTrigger()); 
193   
194   Double_t xyz[3] = { trPar->GetNonBendingCoor(), 
195                       trPar->GetBendingCoor(),
196                       trPar->GetZ()};
197   if (zvert!=-9999) xyz[2] = zvert;
198   this->SetVertex(xyz); 
199 }
200
201 //============================================
202 void AliMUONTrackLight::FillFromESD(AliESDMuonTrack* muonTrack,Double_t zvert){
203   /// computes prec and charge from ESD track
204   Double_t mumass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(13)->Mass(); 
205   Double_t thetaX = muonTrack->GetThetaX();
206   Double_t thetaY = muonTrack->GetThetaY();
207   Double_t tanthx = TMath::Tan(thetaX);
208   Double_t tanthy = TMath::Tan(thetaY);
209   Double_t pYZ    =  1./TMath::Abs(muonTrack->GetInverseBendingMomentum());
210   Double_t pz     = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + tanthy * tanthy);
211   Double_t px     = pz * tanthx;
212   Double_t py     = pz * tanthy;
213   fCharge   = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
214   Double_t energy = TMath::Sqrt(mumass * mumass + px*px + py*py + pz*pz);
215   fPrec.SetPxPyPzE(px,py,pz,energy);
216   // get the position
217   fXYZ[0] = muonTrack->GetNonBendingCoor();
218   fXYZ[1] = muonTrack->GetBendingCoor();
219   if (zvert==-9999) fXYZ[2] = muonTrack->GetZ();
220   else fXYZ[2] = zvert;
221   // get the chi2 per d.o.f.
222   fChi2 = muonTrack->GetChi2()/ (2.0 * muonTrack->GetNHit() - 5);
223   fIsTriggered = muonTrack->GetMatchTrigger();
224 }
225
226 //============================================
227 void AliMUONTrackLight::SetPxPyPz(Double_t px, Double_t py, Double_t pz){ 
228   /// set the reconstructed 4-momentum, assuming the particle is a muon
229   Double_t mumass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(13)->Mass(); 
230   Double_t energy = TMath::Sqrt(mumass * mumass + px*px + py*py + pz*pz);
231   fPrec.SetPxPyPzE(px,py,pz,energy);
232 }
233
234 //============================================
235 void AliMUONTrackLight::FillMuonHistory(AliStack *stack, TParticle *part){
236   /// scans the muon history to determine parents pdg code and pythia line
237   Int_t countP = -1;
238   Int_t parents[10], parLine[10];
239   Int_t lineM = part->GetFirstMother();//line in the Pythia output of the particle's mother
240
241   TParticle *mother;
242   Int_t status=-1, pdg=-1;
243   while(lineM >= 0){
244     
245     mother = stack->Particle(lineM); //direct mother of rec. track
246     pdg = mother->GetPdgCode();//store PDG code of first mother
247     // break if a string, gluon, quark or diquark is found 
248     if(pdg == 92 || pdg == 21 || TMath::Abs(pdg) < 10 || IsDiquark(pdg)) break;
249     parents[++countP] = pdg;
250     parLine[countP] = lineM;
251     status = mother->GetStatusCode();//get its status code to check if oscillation occured
252     if(IsB0(parents[countP]) && status == 12) this->SetOscillation(kTRUE);
253     lineM = mother->GetFirstMother();
254   }
255   //store all the fragmented parents in an array:
256   for(int i = 0; i <= countP; i++){
257     this->SetParentPDGCode(i,parents[countP-i]);
258     this->SetParentPythiaLine(i,parLine[countP-i]);
259   }
260   fNParents = countP+1;
261   countP = -1;
262
263   //and store the lines of the string and further quarks in another array:
264   while(lineM >= 0){
265     mother = stack->Particle(lineM);
266     pdg = mother->GetPdgCode();
267     //now, get information before the fragmentation
268     this->SetQuarkPythiaLine(++countP, lineM);//store the line of the string in index 0
269     this->SetQuarkPDGCode(countP, pdg);//store the pdg of the quarks in index 1,2
270     lineM = mother->GetFirstMother();
271   }
272   
273   //check if in case of HF production, the string points to the correct end
274   //and correct it in case of need:
275   countP = 1;
276   for(int par = 0; par < 4; par++){
277     if(TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(par)) < 6){
278       countP = par; //get the quark just before hadronisation
279       break;
280     }
281   }
282   if(this->GetQuarkPythiaLine(countP) > -1 && (this->GetParentFlavour(0)==4 || this->GetParentFlavour(0)==5)){
283     if(this->GetParentFlavour(0) != TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(countP))){
284
285       AliWarning(Form("quark flavour of parent and that of quark do not correspond: %d %d --> correcting\n",
286           this->GetParentFlavour(0), TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(countP)))
287         );
288       
289       pdg = this->GetQuarkPDGCode(countP);
290       Int_t line = this->GetQuarkPythiaLine(countP);
291       this->ResetQuarkInfo();
292       while(TMath::Abs(pdg) != this->GetParentFlavour(0)){//pdg of q,g in Pythia listing following the wrong string end
293                                                         //must coincide with the flavour of the last fragmented mother
294
295         pdg = stack->Particle(++line)->GetPdgCode();    
296       }
297       //now, we have the correct string end and the correct line
298       //continue to fill again all parents and corresponding lines
299       while(line >= 0){
300         mother = stack->Particle(line);//get again the mother
301         pdg = mother->GetPdgCode();
302         this->SetQuarkPythiaLine(countP, line);
303         this->SetQuarkPDGCode(countP++, pdg);
304         line = mother->GetFirstMother();
305       }
306       this->PrintInfo("h");
307     }//mismatch
308   }
309 }
310
311 //====================================
312 void AliMUONTrackLight::ResetQuarkInfo(){
313   /// resets parton information
314   for(int pos = 1; pos < 4; pos++){//[0] is the string
315     this->SetQuarkPDGCode(pos,-1);
316     this->SetQuarkPythiaLine(pos,-1);
317   }
318 }
319
320 //====================================
321 Bool_t AliMUONTrackLight::IsB0(Int_t intTest) const {
322   /// checks if the particle is a B0 
323   Int_t bMes0[2] = {511,531};//flavour code of B0d and B0s
324   Bool_t answer = kFALSE;
325   for(int i = 0; i < 2; i++){
326     if(TMath::Abs(intTest) == bMes0[i]){
327       answer = kTRUE;
328       break;
329     }
330   }
331   return answer;
332 }
333 //====================================
334 Bool_t AliMUONTrackLight::IsMotherAResonance(Int_t index) const {
335   /// checks if mother is a resonance
336   Int_t intTest = GetParentPDGCode(index); 
337   // the resonance pdg code is built this way
338   // x00ffn where x=0,1,.. (1S,2S... states), f=quark flavour 
339   Int_t id=intTest%100000; 
340   return (!((id-id%10)%110));
341 }
342 //====================================
343 Int_t AliMUONTrackLight::GetParentFlavour(Int_t idParent) const {
344   /// returns the flavour of parent idParent (idParent=0 is the oldest 
345   /// hadronized parent)
346   Int_t pdg = GetParentPDGCode(idParent); 
347   Int_t quark = TMath::Abs(pdg/100);
348   if(quark > 9) quark = quark/10;
349   return quark;
350 }
351
352 //====================================
353 void AliMUONTrackLight::PrintInfo(const Option_t* opt){
354   /// prints information about the track: 
355   /// - "H" muon's decay history
356   /// - "K" muon kinematics
357   /// - "A" all variables
358   TString options(opt);
359   options.ToUpper();
360
361   if(options.Contains("H") || options.Contains("A")){ //muon decay history
362     char *name= new char[100];
363     TString pdg = "", line = "";
364     for(int i = 3; i >= 0; i--){
365       if(this->GetQuarkPythiaLine(i)>= 0){
366         snprintf(name, 100, "%4d --> ", this->GetQuarkPythiaLine(i));
367         line += name;
368         snprintf(name, 100, "%4d --> ", this->GetQuarkPDGCode(i));
369         pdg += name;
370       }
371     }
372     for(int i = 0; i < fNParents; i++){ 
373       if(this->GetParentPythiaLine(i)>= 0){
374         snprintf(name, 100, "%7d --> ", this->GetParentPythiaLine(i));
375         line += name;
376         snprintf(name, 100, "%7d --> ", this->GetParentPDGCode(i));
377         pdg += name;
378       }
379     }
380     snprintf(name, 100, "%4d", this->GetTrackPythiaLine()); line += name;
381     snprintf(name, 100, "%4d", this->GetTrackPDGCode()); pdg += name;
382
383     printf("\nmuon's decay history:\n");
384     printf(" PDG: %s\n", pdg.Data());
385     printf("line: %s\n", line.Data());
386   }
387   if(options.Contains("K") || options.Contains("A")){ //muon kinematic
388
389     Int_t charge = this->GetCharge();
390     Double_t *vtx = this->GetVertex();
391     TLorentzVector momRec = this->GetPRec();
392     TLorentzVector momGen = this->GetPGen();
393     printf("the track's charge is %d\n", charge);
394     printf("Primary vertex: Vx = %1.3f, Vy = %1.3f, Vz = %1.3f\n", vtx[0], vtx[1], vtx[2]);
395     printf("Generated:     Px = %1.3f, Py = %1.3f, Pz = %1.3f\n", momGen.Px(), momGen.Py(), momGen.Pz());
396     printf("Reconstructed: Px = %1.3f, Py = %1.3f, Pz = %1.3f\n", momRec.Px(), momRec.Py(), momRec.Pz());
397     printf("Rec. variables: pT %1.3f, pseudo-rapidity %1.3f, theta %1.3f (%1.3f degree), phi %1.3f (%1.3f degree)\n", 
398            momRec.Pt(), momRec.Eta(), momRec.Theta(), 180./TMath::Pi() * momRec.Theta(), 
399            momRec.Phi(), 180./TMath::Pi() * momRec.Phi());
400   }
401 }
402 //====================================
403 Bool_t AliMUONTrackLight::IsParentPionOrKaon(Int_t idparent){
404   /// checks if a muon comes from a pion or kaon or a particle that decays into one of these two
405   Int_t pdg = this->GetParentPDGCode(idparent); 
406   if (TMath::Abs(pdg)==211 || //pi+
407       TMath::Abs(pdg)==321 || //K+
408       TMath::Abs(pdg)==213 || //rho+
409       TMath::Abs(pdg)==311 || //K0
410       TMath::Abs(pdg)==313 || //K*0
411       TMath::Abs(pdg)==323    //K*+
412       ) { 
413     return kTRUE;
414   }
415   else return kFALSE;
416 }
417 //====================================
418 Bool_t AliMUONTrackLight::IsDiquark(Int_t pdg) const{
419   /// check if the provided pdg code corresponds to a diquark 
420   pdg = TMath::Abs(pdg);
421   if((pdg > 1000) && (pdg%100 < 10)) return kTRUE;
422   else return kFALSE;
423 }