7237e48b3e306f26052ab2a1c8e58518b509f365
[u/mrichter/AliRoot.git] / MUON / MUONmassPlot_ESD.C
1 #if !defined(__CINT__) || defined(__MAKECINT__)
2 // ROOT includes
3 #include "TTree.h"
4 #include "TBranch.h"
5 #include "TClonesArray.h"
6 #include "TLorentzVector.h"
7 #include "TFile.h"
8 #include "TH1.h"
9 #include "TH2.h"
10 #include "TParticle.h"
11 #include "TTree.h"
12 #include <Riostream.h>
13 #include <TGeoManager.h>
14 #include <TROOT.h>
15
16 // STEER includes
17 #include "AliLog.h"
18 #include "AliMagFMaps.h"
19 #include "AliESDEvent.h"
20 #include "AliESDVertex.h"
21 #include "AliTracker.h"
22 #include "AliESDMuonTrack.h"
23
24 // MUON includes
25 #include "AliMUONTrackParam.h"
26 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
27 #include "AliMUONESDInterface.h"
28 #endif
29
30 /// \ingroup macros
31 /// \file MUONmassPlot_ESD.C
32 /// \brief Macro MUONefficiency.C for ESD
33 ///
34 /// \author Ch. Finck, Subatech, April. 2004
35 ///
36 ///
37 /// Macro to make invariant mass plots
38 /// for combinations of 2 muons with opposite charges,
39 /// from root file "MUON.tracks.root" containing the result of track reconstruction.
40 /// Histograms are stored on the "MUONmassPlot.root" file.
41 /// introducing TLorentzVector for parameter calculations (Pt, P,rap,etc...)
42 /// using Invariant Mass for rapidity.
43 ///
44 /// Add parameters and histograms for analysis 
45
46 Bool_t MUONmassPlot(Int_t ExtrapToVertex = -1, char* geoFilename = "geometry.root", 
47                   Int_t FirstEvent = 0, Int_t LastEvent = 10000, char* esdFileName = "AliESDs.root", Int_t ResType = 553, 
48                   Float_t Chi2Cut = 100., Float_t PtCutMin = 1., Float_t PtCutMax = 10000.,
49                   Float_t massMin = 9.17,Float_t massMax = 9.77)
50 {
51 /// \param ExtrapToVertex (default -1)
52 ///   - <0: no extrapolation;
53 ///   - =0: extrapolation to (0,0,0);
54 ///   - >0: extrapolation to ESDVertex if available, else to (0,0,0)
55 /// \param FirstEvent (default 0)
56 /// \param LastEvent (default 0)
57 /// \param ResType    553 for Upsilon, anything else for J/Psi (default 553)
58 /// \param Chi2Cut    to keep only tracks with chi2 per d.o.f. < Chi2Cut (default 100)
59 /// \param PtCutMin   to keep only tracks with transverse momentum > PtCutMin (default 1)
60 /// \param PtCutMax   to keep only tracks with transverse momentum < PtCutMax (default 10000)
61 /// \param massMin   (default 9.17 for Upsilon) 
62 /// \param massMax   (default 9.77 for Upsilon);  
63 ///         to calculate the reconstruction efficiency for resonances with invariant mass
64 ///         massMin < mass < massMax.
65
66   cout << "MUONmassPlot " << endl;
67   cout << "FirstEvent " << FirstEvent << endl;
68   cout << "LastEvent " << LastEvent << endl;
69   cout << "ResType " << ResType << endl;
70   cout << "Chi2Cut " << Chi2Cut << endl;
71   cout << "PtCutMin " << PtCutMin << endl;
72   cout << "PtCutMax " << PtCutMax << endl;
73   cout << "massMin " << massMin << endl;
74   cout << "massMax " << massMax << endl;
75
76  
77   //Reset ROOT and connect tree file
78   gROOT->Reset();
79
80   // File for histograms and histogram booking
81   TFile *histoFile = new TFile("MUONmassPlot.root", "RECREATE");
82   TH1F *hPtMuon = new TH1F("hPtMuon", "Muon Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
83   TH1F *hPtMuonPlus = new TH1F("hPtMuonPlus", "Muon+ Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
84   TH1F *hPtMuonMinus = new TH1F("hPtMuonMinus", "Muon- Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
85   TH1F *hPMuon = new TH1F("hPMuon", "Muon P (GeV/c)", 100, 0., 200.);
86   TH1F *hChi2PerDof = new TH1F("hChi2PerDof", "Muon track chi2/d.o.f.", 100, 0., 20.);
87   TH1F *hInvMassAll = new TH1F("hInvMassAll", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2)", 480, 0., 12.);
88   TH1F *hInvMassBg = new TH1F("hInvMassBg", "Mu+Mu- invariant mass BG(GeV/c2)", 480, 0., 12.);
89   TH2F *hInvMassAll_vs_Pt = new TH2F("hInvMassAll_vs_Pt","hInvMassAll_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
90   TH2F *hInvMassBgk_vs_Pt = new TH2F("hInvMassBgk_vs_Pt","hInvMassBgk_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
91   TH1F *hInvMassRes;
92   TH1F *hPrimaryVertex = new TH1F("hPrimaryVertex","SPD reconstructed Z vertex",150,-15,15);
93
94   if (ResType == 553) {
95     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around Upsilon", 60, 8., 11.);
96   } else {
97     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around J/Psi", 80, 0., 5.);
98   }
99
100   TH1F *hNumberOfTrack = new TH1F("hNumberOfTrack","nb of track /evt ",20,-0.5,19.5);
101   TH1F *hRapMuon = new TH1F("hRapMuon"," Muon Rapidity",50,-4.5,-2);
102   TH1F *hRapResonance = new TH1F("hRapResonance"," Resonance Rapidity",50,-4.5,-2);
103   TH1F *hPtResonance = new TH1F("hPtResonance", "Resonance Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
104   TH2F *hThetaPhiPlus = new TH2F("hThetaPhiPlus", "Theta vs Phi +", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
105   TH2F *hThetaPhiMinus = new TH2F("hThetaPhiMinus", "Theta vs Phi -", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
106
107
108   // settings
109   Int_t EventInMass = 0;
110   Int_t EventInMassMatch = 0;
111   Int_t NbTrigger = 0;
112
113   Float_t muonMass = 0.105658389;
114 //   Float_t UpsilonMass = 9.46037;
115 //   Float_t JPsiMass = 3.097;
116
117   Int_t fCharge1, fCharge2;
118   Double_t fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1;
119   Double_t fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2;
120
121   Int_t ntrackhits, nevents;
122   Double_t fitfmin;
123   Double_t fZVertex=0;
124   Double_t fYVertex=0;
125   Double_t fXVertex=0;
126   Double_t errXVtx=0;
127   Double_t errYVtx=0;
128  
129   TLorentzVector fV1, fV2, fVtot;
130
131   // Import TGeo geometry (needed by AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex)
132   if (!gGeoManager) {
133     TGeoManager::Import(geoFilename);
134     if (!gGeoManager) {
135       Error("MUONmass_ESD", "getting geometry from file %s failed", geoFilename);
136       return kFALSE;
137     }
138   }
139   
140   // set mag field
141   // waiting for mag field in CDB 
142   printf("Loading field map...\n");
143   AliMagFMaps* field = new AliMagFMaps("Maps","Maps", 1, 1., 10., AliMagFMaps::k5kG);
144   AliTracker::SetFieldMap(field, kFALSE);
145
146   // open the ESD file
147   TFile* esdFile = TFile::Open(esdFileName);
148   if (!esdFile || !esdFile->IsOpen()) {
149     Error("MUONmass_ESD", "opening ESD file %s failed", esdFileName);
150     return kFALSE;
151   }
152   
153   AliESDEvent* esd = new AliESDEvent();
154   TTree* tree = (TTree*) esdFile->Get("esdTree");
155   if (!tree) {
156     Error("CheckESD", "no ESD tree found");
157     return kFALSE;
158   }
159 //  tree->SetBranchAddress("ESD", &esd);
160   esd->ReadFromTree(tree);
161   
162   nevents = (Int_t)tree->GetEntries();
163   
164   AliMUONTrackParam trackParam;
165
166   // Loop over events
167   for (Int_t iEvent = FirstEvent; iEvent <= TMath::Min(LastEvent, nevents - 1); iEvent++) {
168
169     // get the event summary data
170     tree->GetEvent(iEvent);
171     if (!esd) {
172       Error("CheckESD", "no ESD object found for event %d", iEvent);
173       return kFALSE;
174     }
175
176     // get the SPD reconstructed vertex (vertexer) and fill the histogram
177     AliESDVertex* Vertex = (AliESDVertex*) esd->GetVertex();
178     if (Vertex->GetNContributors()) {
179       fZVertex = Vertex->GetZv();
180       fYVertex = Vertex->GetYv();
181       fXVertex = Vertex->GetXv();
182       errXVtx = Vertex->GetXRes();
183       errYVtx = Vertex->GetYRes();
184     }
185     hPrimaryVertex->Fill(fZVertex);
186
187     Int_t nTracks = (Int_t)esd->GetNumberOfMuonTracks() ; 
188
189     //    printf("\n Nb of events analysed: %d\r",iEvent);
190     //      cout << " number of tracks: " << nTracks  <<endl;
191   
192     // set the magnetic field for track extrapolations
193     AliMUONTrackExtrap::SetField(AliTracker::GetFieldMap());
194     // loop over all reconstructed tracks (also first track of combination)
195     for (Int_t iTrack = 0; iTrack <  nTracks;  iTrack++) {
196
197       // skip ghosts
198       if (!esd->GetMuonTrack(iTrack)->ContainTrackerData()) continue;
199       
200       AliESDMuonTrack* muonTrack = new AliESDMuonTrack(*(esd->GetMuonTrack(iTrack)));
201
202       // extrapolate to vertex if required and available
203       if (ExtrapToVertex > 0 && Vertex->GetNContributors()) {
204         AliMUONESDInterface::GetParamAtFirstCluster(*muonTrack, trackParam);
205         AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, fXVertex, fYVertex, fZVertex, errXVtx, errYVtx);
206         AliMUONESDInterface::SetParamAtVertex(trackParam, *muonTrack); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
207       } else if ((ExtrapToVertex > 0 && !Vertex->GetNContributors()) || ExtrapToVertex == 0){
208         AliMUONESDInterface::GetParamAtFirstCluster(*muonTrack, trackParam);
209         AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, 0., 0., 0., 0., 0.);
210         AliMUONESDInterface::SetParamAtVertex(trackParam, *muonTrack); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
211       }
212
213       fCharge1 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
214       
215       muonTrack->LorentzP(fV1);
216       
217       ntrackhits = muonTrack->GetNHit();
218       fitfmin    = muonTrack->GetChi2();
219
220       // transverse momentum
221       Float_t pt1 = fV1.Pt();
222
223       // total momentum
224       Float_t p1 = fV1.P();
225
226       // Rapidity
227       Float_t rapMuon1 = fV1.Rapidity();
228
229       // chi2 per d.o.f.
230       Float_t ch1 =  fitfmin / (2.0 * ntrackhits - 5);
231 //      printf(" px %f py %f pz %f NHits %d  Norm.chi2 %f charge %d\n", 
232 //           fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, ntrackhits, ch1, fCharge1);
233
234       // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
235
236       if ((ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin) && (pt1 < PtCutMax)) {
237
238         // fill histos hPtMuon and hChi2PerDof
239         hPtMuon->Fill(pt1);
240         hPMuon->Fill(p1);
241         hChi2PerDof->Fill(ch1);
242         hRapMuon->Fill(rapMuon1);
243         if (fCharge1 > 0) {
244           hPtMuonPlus->Fill(pt1);
245           hThetaPhiPlus->Fill(fV1.Phi()*180./TMath::Pi(),fV1.Theta()*180./TMath::Pi());
246         } else {
247           hPtMuonMinus->Fill(pt1);
248           hThetaPhiMinus->Fill(fV1.Phi()*180./TMath::Pi(),fV1.Theta()*180./TMath::Pi());
249         }
250         // loop over second track of combination
251         for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < nTracks; iTrack2++) {
252           
253           // skip ghosts
254           if (!esd->GetMuonTrack(iTrack2)->ContainTrackerData()) continue;
255           
256           AliESDMuonTrack* muonTrack2 = new AliESDMuonTrack(*(esd->GetMuonTrack(iTrack2)));
257           
258           // extrapolate to vertex if required and available
259           if (ExtrapToVertex > 0 && Vertex->GetNContributors()) {
260             AliMUONESDInterface::GetParamAtFirstCluster(*muonTrack2, trackParam);
261             AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, fXVertex, fYVertex, fZVertex, errXVtx, errYVtx);
262             AliMUONESDInterface::SetParamAtVertex(trackParam, *muonTrack2); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
263           } else if ((ExtrapToVertex > 0 && !Vertex->GetNContributors()) || ExtrapToVertex == 0){
264             AliMUONESDInterface::GetParamAtFirstCluster(*muonTrack2, trackParam);
265             AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, 0., 0., 0., 0., 0.);
266             AliMUONESDInterface::SetParamAtVertex(trackParam, *muonTrack2); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
267           }
268           
269           fCharge2 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack2->GetInverseBendingMomentum()));
270
271           muonTrack2->LorentzP(fV2);
272
273           ntrackhits = muonTrack2->GetNHit();
274           fitfmin    = muonTrack2->GetChi2();
275
276           // transverse momentum
277           Float_t pt2 = fV2.Pt();
278
279           // chi2 per d.o.f.
280           Float_t ch2 = fitfmin  / (2.0 * ntrackhits - 5);
281
282           // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
283           if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin)  && (pt2 < PtCutMax)) {
284
285             // condition for opposite charges
286             if ((fCharge1 * fCharge2) == -1) {
287
288               // invariant mass
289               fVtot = fV1 + fV2;
290               Float_t invMass = fVtot.M();
291                     
292               // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
293               hInvMassAll->Fill(invMass);
294               hInvMassRes->Fill(invMass);
295               hInvMassAll_vs_Pt->Fill(invMass,fVtot.Pt());
296               Int_t ptTrig;
297               if (ResType == 553) 
298                 ptTrig =  0x20;// mask for Hpt unlike sign pair
299               else 
300                 ptTrig =  0x10;// mask for Lpt unlike sign pair
301
302               if (esd->GetTriggerMask() &  ptTrig) NbTrigger++; 
303               if (invMass > massMin && invMass < massMax) {
304                 EventInMass++;
305                 if (muonTrack2->GetMatchTrigger() && (esd->GetTriggerMask() & ptTrig))// match with trigger
306                   EventInMassMatch++;
307
308                 hRapResonance->Fill(fVtot.Rapidity());
309                 hPtResonance->Fill(fVtot.Pt());
310               }
311
312             } // if (fCharge1 * fCharge2) == -1)
313           } // if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin) && (pt2 < PtCutMax))
314           delete muonTrack2;
315         } //  for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < iTrack; iTrack2++)
316       } // if (ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin)&& (pt1 < PtCutMax) )
317       delete muonTrack;
318     } // for (Int_t iTrack = 0; iTrack < nrectracks; iTrack++)
319
320     hNumberOfTrack->Fill(nTracks);
321     //    esdFile->Delete();
322   } // for (Int_t iEvent = FirstEvent;
323
324 // Loop over events for bg event
325
326   Double_t thetaPlus,  phiPlus;
327   Double_t thetaMinus, phiMinus;
328   Float_t PtMinus, PtPlus;
329   
330   for (Int_t iEvent = 0; iEvent < hInvMassAll->Integral(); iEvent++) {
331
332     hThetaPhiPlus->GetRandom2(phiPlus, thetaPlus);
333     hThetaPhiMinus->GetRandom2(phiMinus,thetaMinus);
334     PtPlus = hPtMuonPlus->GetRandom();
335     PtMinus = hPtMuonMinus->GetRandom();
336
337     fPxRec1  = PtPlus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
338     fPyRec1  = PtPlus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
339     fPzRec1  = PtPlus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaPlus);
340
341     fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
342     fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
343
344     fPxRec2  = PtMinus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
345     fPyRec2  = PtMinus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
346     fPzRec2  = PtMinus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaMinus);
347
348     fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
349     fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
350
351     // invariant mass
352     fVtot = fV1 + fV2;
353       
354     // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
355     hInvMassBg->Fill(fVtot.M());
356     hInvMassBgk_vs_Pt->Fill( fVtot.M(), fVtot.Pt() );
357   }
358
359   histoFile->Write();
360   histoFile->Close();
361
362   cout << endl;
363   cout << "EventInMass " << EventInMass << endl;
364   cout << "NbTrigger " << NbTrigger << endl;
365   cout << "EventInMass match with trigger " << EventInMassMatch << endl;
366
367   return kTRUE;
368 }
369