- ESD can be used instead of AliMUONTrack objects to access the reconstructed variables.
[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 //This class was prepared by INFN Cagliari, July 2006
20 //(authors: H.Woehri, A.de Falco)
21 // 
22 // 
23 // Compact information for the muon generated tracks in the MUON arm 
24 // useful at the last stage of the analysis chain
25 // provides a link between the reconstructed track and the generated particle 
26 // stores kinematical information at gen. and rec. level and 
27 // the decay history of the muon, allowing the identification of the 
28 // mother process 
29 // 
30 // To be used together with AliMUONPairLight
31 //===================================================================
32
33 #include "AliMUONTrackLight.h"
34 #include "AliMUONTrack.h"
35 #include "AliMUONConstants.h"
36
37 #include "AliESDMuonTrack.h"
38 #include "AliRunLoader.h"
39 #include "AliStack.h"
40 #include "AliHeader.h"
41 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
42
43 #include "TDatabasePDG.h"
44 #include "TClonesArray.h"
45 #include "TParticle.h"
46 #include "TString.h"
47
48 ClassImp(AliMUONTrackLight) 
49
50 //===================================================================
51
52 AliMUONTrackLight::AliMUONTrackLight() 
53   : TObject(), 
54     fPrec(), 
55     fIsTriggered(kFALSE),
56     fCharge(-999), 
57     fChi2(-1), 
58     fCentr(-1),
59     fPgen(), 
60     fTrackPythiaLine(-999),
61     fTrackPDGCode(-999),
62     fOscillation(kFALSE), 
63     fNParents(0),
64     fWeight(1)    
65 {
66   /// default constructor
67   fPgen.SetPxPyPzE(0.,0.,0.,0.); 
68   fPrec.SetPxPyPzE(0.,0.,0.,0.); 
69   for (Int_t i=0; i<3; i++) fXYZ[i]=-999; 
70   for (Int_t npar = 0; npar < fgkNParentsMax; npar++){
71     fParentPDGCode[npar] = -1; 
72     fParentPythiaLine[npar] = -1;
73   }
74   for (Int_t i = 0; i < 4; i++){
75     fQuarkPDGCode[i] = -1; 
76     fQuarkPythiaLine[i] = -1; 
77   }
78 }
79
80 //============================================
81 AliMUONTrackLight::AliMUONTrackLight(const AliMUONTrackLight &muonCopy) 
82   : TObject(muonCopy), 
83     fPrec(muonCopy.fPrec), 
84     fIsTriggered(muonCopy.fIsTriggered),
85     fCharge(muonCopy.fCharge), 
86     fChi2(muonCopy.fChi2), 
87     fCentr(muonCopy.fCentr),
88     fPgen(muonCopy.fPgen), 
89     fTrackPythiaLine(muonCopy.fTrackPythiaLine),
90     fTrackPDGCode(muonCopy.fTrackPDGCode),
91     fOscillation(muonCopy.fOscillation), 
92     fNParents(muonCopy.fNParents),
93     fWeight(muonCopy.fWeight)
94 {
95   /// copy constructor
96   for (Int_t i=0; i<3; i++) fXYZ[i]=muonCopy.fXYZ[i]; 
97   for (Int_t npar = 0; npar < fgkNParentsMax; npar++){
98     fParentPDGCode[npar] = muonCopy.fParentPDGCode[npar]; 
99     fParentPythiaLine[npar] = muonCopy.fParentPythiaLine[npar];
100   }
101   for (Int_t i = 0; i < 4; i++){
102     fQuarkPDGCode[i] = muonCopy.fQuarkPDGCode[i]; 
103     fQuarkPythiaLine[i] = muonCopy.fQuarkPythiaLine[i]; 
104   }
105 }
106
107 //============================================
108 AliMUONTrackLight::AliMUONTrackLight(AliESDMuonTrack* muonTrack)
109   : TObject(), 
110     fPrec(), 
111     fIsTriggered(kFALSE),
112     fCharge(-999), 
113     fChi2(-1),
114     fCentr(-1),
115     fPgen(), 
116     fTrackPythiaLine(-999),
117     fTrackPDGCode(-999),
118     fOscillation(kFALSE), 
119     fNParents(0),
120     fWeight(1)
121
122   /// constructor
123   //AliMUONTrackLight(); 
124   FillFromESD(muonTrack); 
125 }
126
127 //============================================
128 AliMUONTrackLight::~AliMUONTrackLight()
129 {
130 /// Destructor
131
132
133 //============================================
134
135 void AliMUONTrackLight::FillFromAliMUONTrack(AliMUONTrack *trackReco,Double_t zvert){
136   /// this method sets the muon reconstructed momentum according to the value given by AliMUONTrack
137   AliMUONTrackParam trPar(*((AliMUONTrackParam*) (trackReco->GetTrackParamAtHit()->First())));
138   //  AliMUONTrackParam *trPar  = trackReco->GetTrackParamAtVertex();
139   AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trPar,0.,0.,0.);
140   this->SetCharge(Int_t(TMath::Sign(1.,trPar.GetInverseBendingMomentum())));
141   this->SetPxPyPz(trPar.Px(),trPar.Py(), trPar.Pz()); 
142   this->SetTriggered(trackReco->GetMatchTrigger()); 
143   
144   Double_t xyz[3] = { trPar.GetNonBendingCoor(), 
145                       trPar.GetBendingCoor(),
146                       zvert};
147   this->SetVertex(xyz); 
148 }
149
150 //============================================
151 void AliMUONTrackLight::FillFromESD(AliESDMuonTrack* muonTrack,Double_t zvert){
152   /// computes prec and charge from ESD track
153   Double_t mumass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(13)->Mass(); 
154   Double_t thetaX = muonTrack->GetThetaX();
155   Double_t thetaY = muonTrack->GetThetaY();
156   Double_t tanthx = TMath::Tan(thetaX);
157   Double_t tanthy = TMath::Tan(thetaY);
158   Double_t pYZ    =  1./TMath::Abs(muonTrack->GetInverseBendingMomentum());
159   Double_t pz     = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + tanthy * tanthy);
160   Double_t px     = pz * tanthx;
161   Double_t py     = pz * tanthy;
162   fCharge   = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
163   Double_t energy = TMath::Sqrt(mumass * mumass + px*px + py*py + pz*pz);
164   fPrec.SetPxPyPzE(px,py,pz,energy);
165   // get the position
166   fXYZ[0] = muonTrack->GetNonBendingCoor();
167   fXYZ[1] = muonTrack->GetBendingCoor();
168   if (zvert==-9999) fXYZ[2] = muonTrack->GetZ();
169   else fXYZ[2] = zvert;
170   // get the chi2 per d.o.f.
171   fChi2 = muonTrack->GetChi2()/ (2.0 * muonTrack->GetNHit() - 5);
172   fIsTriggered = muonTrack->GetMatchTrigger();
173 }
174
175 //============================================
176 void AliMUONTrackLight::SetPxPyPz(Double_t px, Double_t py, Double_t pz){ 
177   /// set the reconstructed 4-momentum, assuming the particle is a muon
178   Double_t mumass = TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(13)->Mass(); 
179   Double_t energy = TMath::Sqrt(mumass * mumass + px*px + py*py + pz*pz);
180   fPrec.SetPxPyPzE(px,py,pz,energy);
181 }
182
183 //============================================
184 TParticle* AliMUONTrackLight::FindRefTrack(AliMUONTrack* trackReco, TClonesArray* trackRefArray, AliRunLoader *runLoader){ 
185   /// find the MC particle that corresponds to a given rec track
186   TParticle *part = 0; 
187   const Double_t kSigma2Cut = 16;  // 4 sigmas cut, kSigma2Cut = 4*4
188   Int_t nTrackRef = trackRefArray->GetEntriesFast();
189   Int_t compPart = 0; 
190   for (Int_t iref = 0; iref < nTrackRef; iref++) {
191     AliMUONTrack *trackRef = (AliMUONTrack *)trackRefArray->At(iref);
192     // check if trackRef is compatible with trackReco:
193     //routine returns for each chamber a yes/no information if the
194     //hit of rec. track and hit of referenced track are compatible
195     Bool_t *compTrack = trackRef->CompatibleTrack(trackReco,kSigma2Cut);
196     Int_t iTrack = this->TrackCheck(compTrack); //returns number of validated conditions 
197     if (iTrack==4) { 
198       compPart++; 
199       Int_t trackID = trackRef->GetTrackID();
200       this->SetTrackPythiaLine(trackID);
201       part = ((AliStack *)(((AliHeader *) runLoader->GetHeader())->Stack()))->Particle(trackID);
202       fTrackPDGCode = part->GetPdgCode();
203     }
204   }
205   if (compPart>1) { 
206     printf ("<AliMUONTrackLight::FindRefTrack> ERROR: more than one particle compatible to the reconstructed track.\n"); 
207     Int_t i=0, j=1/i; 
208     printf ("j=%d \n",j); 
209   } 
210   return part; 
211 }
212
213 //============================================
214 Int_t AliMUONTrackLight::TrackCheck(Bool_t *compTrack){
215   /// Apply reconstruction requirements
216   /// Return number of validated conditions 
217   /// If all the tests are verified then TrackCheck = 4 (good track)
218   Int_t iTrack = 0;
219   Int_t hitsInLastStations = 0;
220   
221   // apply reconstruction requirements
222   if (compTrack[0] || compTrack[1]) iTrack++; // at least one hit in st. 0
223   if (compTrack[2] || compTrack[3]) iTrack++; // at least one hit in st. 1
224   if (compTrack[4] || compTrack[5]) iTrack++; // at least one hit in st. 2
225   for (Int_t ch = 6; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++) {
226     if (compTrack[ch]) hitsInLastStations++; 
227   }
228   if (hitsInLastStations > 2) iTrack++; // at least 3 hits in st. 3 & 4
229   return iTrack;
230 }
231
232 //============================================
233 void AliMUONTrackLight::FillMuonHistory(AliRunLoader *runLoader, TParticle *part){
234   /// scans the muon history to determine parents pdg code and pythia line
235   // kept for backward compatibility
236   // see the overloaded method FillMuonHistory(AliStack *stack, TParticle *part)
237   AliStack *stack = runLoader->GetHeader()->Stack();
238   FillMuonHistory(stack,part);
239 }
240
241 //============================================
242 void AliMUONTrackLight::FillMuonHistory(AliStack *stack, TParticle *part){
243   /// scans the muon history to determine parents pdg code and pythia line
244   Int_t countP = -1;
245   Int_t parents[10], parLine[10];
246   Int_t lineM = part->GetFirstMother();//line in the Pythia output of the particle's mother
247
248   TParticle *mother;
249   Int_t status=-1, pdg=-1;
250   while(lineM >= 0){
251     
252     mother = stack->Particle(lineM); //direct mother of rec. track
253     pdg = mother->GetPdgCode();//store PDG code of first mother
254     // break if a string, gluon, quark or diquark is found 
255     if(pdg == 92 || pdg == 21 || TMath::Abs(pdg) < 10 || IsDiquark(pdg)) break;
256     parents[++countP] = pdg;
257     parLine[countP] = lineM;
258     status = mother->GetStatusCode();//get its status code to check if oscillation occured
259     if(IsB0(parents[countP]) && status == 12) this->SetOscillation(kTRUE);
260     lineM = mother->GetFirstMother();
261   }
262   //store all the fragmented parents in an array:
263   for(int i = 0; i <= countP; i++){
264     this->SetParentPDGCode(i,parents[countP-i]);
265     this->SetParentPythiaLine(i,parLine[countP-i]);
266   }
267   fNParents = countP+1;
268   countP = -1;
269
270   //and store the lines of the string and further quarks in another array:
271   while(lineM >= 0){
272     mother = stack->Particle(lineM);
273     pdg = mother->GetPdgCode();
274     //now, get information before the fragmentation
275     this->SetQuarkPythiaLine(++countP, lineM);//store the line of the string in index 0
276     this->SetQuarkPDGCode(countP, pdg);//store the pdg of the quarks in index 1,2
277     lineM = mother->GetFirstMother();
278   }
279   
280   //check if in case of HF production, the string points to the correct end
281   //and correct it in case of need:
282   countP = 1;
283   for(int par = 0; par < 4; par++){
284     if(TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(par)) < 6){
285       countP = par; //get the quark just before hadronisation
286       break;
287     }
288   }
289   if(this->GetQuarkPythiaLine(countP) > -1 && (this->GetParentFlavour(0)==4 || this->GetParentFlavour(0)==5)){
290     if(this->GetParentFlavour(0) != TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(countP))){
291
292       printf("quark flavour of parent and that of quark do not correspond: %d %d --> correcting\n", this->GetParentFlavour(0), TMath::Abs(this->GetQuarkPDGCode(countP)));
293       Int_t pdg = this->GetQuarkPDGCode(countP), line = this->GetQuarkPythiaLine(countP);
294       this->ResetQuarkInfo();
295       while(TMath::Abs(pdg) != this->GetParentFlavour(0)){//pdg of q,g in Pythia listing following the wrong string end
296                                                         //must coincide with the flavour of the last fragmented mother
297
298         pdg = stack->Particle(++line)->GetPdgCode();    
299       }
300       //now, we have the correct string end and the correct line
301       //continue to fill again all parents and corresponding lines
302       while(line >= 0){
303         mother = stack->Particle(line);//get again the mother
304         pdg = mother->GetPdgCode();
305         this->SetQuarkPythiaLine(countP, line);
306         this->SetQuarkPDGCode(countP++, pdg);
307         line = mother->GetFirstMother();
308       }
309       this->PrintInfo("h");
310     }//mismatch
311   }
312 }
313
314 //====================================
315 void AliMUONTrackLight::ResetQuarkInfo(){
316   /// resets parton information
317   for(int pos = 1; pos < 4; pos++){//[0] is the string
318     this->SetQuarkPDGCode(pos,-1);
319     this->SetQuarkPythiaLine(pos,-1);
320   }
321 }
322
323 //====================================
324 Bool_t AliMUONTrackLight::IsB0(Int_t intTest) const {
325   /// checks if the particle is a B0 
326   Int_t bMes0[2] = {511,531};//flavour code of B0d and B0s
327   Bool_t answer = kFALSE;
328   for(int i = 0; i < 2; i++){
329     if(TMath::Abs(intTest) == bMes0[i]){
330       answer = kTRUE;
331       break;
332     }
333   }
334   return answer;
335 }
336 //====================================
337 Bool_t AliMUONTrackLight::IsMotherAResonance(Int_t index) const {
338   /// checks if mother is a resonance
339   Int_t intTest = GetParentPDGCode(index); 
340   // the resonance pdg code is built this way
341   // x00ffn where x=0,1,.. (1S,2S... states), f=quark flavour 
342   Int_t id=intTest%100000; 
343   return (!((id-id%10)%110));
344 }
345 //====================================
346 Int_t AliMUONTrackLight::GetParentFlavour(Int_t idParent) const {
347   /// returns the flavour of parent idParent (idParent=0 is the oldest 
348   /// hadronized parent)
349   Int_t pdg = GetParentPDGCode(idParent); 
350   Int_t quark = TMath::Abs(pdg/100);
351   if(quark > 9) quark = quark/10;
352   return quark;
353 }
354
355 //====================================
356 void AliMUONTrackLight::PrintInfo(Option_t* opt){
357   /// prints information about the track: 
358   /// - "H" muon's decay history
359   /// - "K" muon kinematics
360   /// - "A" all variables
361   TString options(opt);
362   options.ToUpper();
363
364   if(options.Contains("H") || options.Contains("A")){ //muon decay history
365     char *name= new char[100];
366     TString pdg = "", line = "";
367     for(int i = 3; i >= 0; i--){
368       if(this->GetQuarkPythiaLine(i)>= 0){
369         sprintf(name, "%4d --> ", this->GetQuarkPythiaLine(i));
370         line += name;
371         sprintf(name, "%4d --> ", this->GetQuarkPDGCode(i));
372         pdg += name;
373       }
374     }
375     for(int i = 0; i < fNParents; i++){ 
376       if(this->GetParentPythiaLine(i)>= 0){
377         sprintf(name, "%7d --> ", this->GetParentPythiaLine(i));
378         line += name;
379         sprintf(name, "%7d --> ", this->GetParentPDGCode(i));
380         pdg += name;
381       }
382     }
383     sprintf(name, "%4d", this->GetTrackPythiaLine()); line += name;
384     sprintf(name, "%4d", this->GetTrackPDGCode()); pdg += name;
385
386     printf("\nmuon's decay history:\n");
387     printf(" PDG: %s\n", pdg.Data());
388     printf("line: %s\n", line.Data());
389   }
390   if(options.Contains("K") || options.Contains("A")){ //muon kinematic
391
392     Int_t charge = this->GetCharge();
393     Double_t *vtx = this->GetVertex();
394     TLorentzVector momRec = this->GetPRec();
395     TLorentzVector momGen = this->GetPGen();
396     printf("the track's charge is %d\n", charge);
397     printf("Primary vertex: Vx = %1.3f, Vy = %1.3f, Vz = %1.3f\n", vtx[0], vtx[1], vtx[2]);
398     printf("Generated:     Px = %1.3f, Py = %1.3f, Pz = %1.3f\n", momGen.Px(), momGen.Py(), momGen.Pz());
399     printf("Reconstructed: Px = %1.3f, Py = %1.3f, Pz = %1.3f\n", momRec.Px(), momRec.Py(), momRec.Pz());
400     printf("Rec. variables: pT %1.3f, pseudo-rapidity %1.3f, theta %1.3f (%1.3f degree), phi %1.3f (%1.3f degree)\n", 
401            momRec.Pt(), momRec.Eta(), momRec.Theta(), 180./TMath::Pi() * momRec.Theta(), 
402            momRec.Phi(), 180./TMath::Pi() * momRec.Phi());
403   }
404 }
405 //====================================
406 Bool_t AliMUONTrackLight::IsParentPionOrKaon(Int_t idparent){
407   /// checks if a muon comes from a pion or kaon or a particle that decays into one of these two
408   Int_t pdg = this->GetParentPDGCode(idparent); 
409   if (TMath::Abs(pdg)==211 || //pi+
410       TMath::Abs(pdg)==321 || //K+
411       TMath::Abs(pdg)==213 || //rho+
412       TMath::Abs(pdg)==311 || //K0
413       TMath::Abs(pdg)==313 || //K*0
414       TMath::Abs(pdg)==323    //K*+
415       ) { 
416     return kTRUE;
417   }
418   else return kFALSE;
419 }
420 //====================================
421 Bool_t AliMUONTrackLight::IsDiquark(Int_t pdg){
422   /// check if the provided pdg code corresponds to a diquark 
423   pdg = TMath::Abs(pdg);
424   if((pdg > 1000) && (pdg%100 < 10)) return kTRUE;
425   else return kFALSE;
426 }