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 "AliRun.h"
  18 #include "AliLog.h"
  19 #include "AliRunLoader.h"
  20 #include "AliHeader.h"
  21 #include "AliLoader.h"
  22 #include "AliStack.h"
  23 #include "AliMagFMaps.h"
  24 #include "AliESDEvent.h"
  25 #include "AliESDVertex.h"
  26 #include "AliTracker.h"
  27
  28 // MUON includes
  29 #include "AliMUONTrackParam.h"
  30 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
  31 #include "AliESDMuonTrack.h"
  32 #endif
  33 //
  34 // Macro MUONmassPlot.C for ESD
  35 // Ch. Finck, Subatech, April. 2004
  36 //
  37
  38 // macro to make invariant mass plots
  39 // for combinations of 2 muons with opposite charges,
  40 // from root file "MUON.tracks.root" containing the result of track reconstruction.
  41 // Histograms are stored on the "MUONmassPlot.root" file.
  42 // introducing TLorentzVector for parameter calculations (Pt, P,rap,etc...)
  43 // using Invariant Mass for rapidity.
  44
  45 // Arguments:
  46 //   ExtrapToVertex (default -1)
  47 //      <0: no extrapolation;
  48 //      =0: extrapolation to (0,0,0);
  49 //      >0: extrapolation to ESDVertex if available, else to (0,0,0)
  50 //   FirstEvent (default 0)
  51 //   LastEvent (default 0)
  52 //   ResType (default 553)
  53 //      553 for Upsilon, anything else for J/Psi
  54 //   Chi2Cut (default 100)
  55 //      to keep only tracks with chi2 per d.o.f. < Chi2Cut
  56 //   PtCutMin (default 1)
  57 //      to keep only tracks with transverse momentum > PtCutMin
  58 //   PtCutMax (default 10000)
  59 //      to keep only tracks with transverse momentum < PtCutMax
  60 //   massMin (default 9.17 for Upsilon)
  61 //      &  massMax (default 9.77 for Upsilon)
  62 //         to calculate the reconstruction efficiency for resonances with invariant mass
  63 //         massMin < mass < massMax.
  64
  65 // Add parameters and histograms for analysis
  66
  67 Bool_t MUONmassPlot(char* filename = "galice_sim.root", Int_t ExtrapToVertex = -1, char* geoFilename = "geometry.root",
  68                   Int_t FirstEvent = 0, Int_t LastEvent = 10000, char* esdFileName = "AliESDs.root", Int_t ResType = 553,
  69                   Float_t Chi2Cut = 100., Float_t PtCutMin = 1., Float_t PtCutMax = 10000.,
  70                   Float_t massMin = 9.17,Float_t massMax = 9.77)
  71 {
  72   cout << "MUONmassPlot " << endl;
  73   cout << "FirstEvent " << FirstEvent << endl;
  74   cout << "LastEvent " << LastEvent << endl;
  75   cout << "ResType " << ResType << endl;
  76   cout << "Chi2Cut " << Chi2Cut << endl;
  77   cout << "PtCutMin " << PtCutMin << endl;
  78   cout << "PtCutMax " << PtCutMax << endl;
  79   cout << "massMin " << massMin << endl;
  80   cout << "massMax " << massMax << endl;
  81
  82
  83   //Reset ROOT and connect tree file
  84   gROOT->Reset();
  85
  86   // File for histograms and histogram booking
  87   TFile *histoFile = new TFile("MUONmassPlot.root", "RECREATE");
  88   TH1F *hPtMuon = new TH1F("hPtMuon", "Muon Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  89   TH1F *hPtMuonPlus = new TH1F("hPtMuonPlus", "Muon+ Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  90   TH1F *hPtMuonMinus = new TH1F("hPtMuonMinus", "Muon- Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  91   TH1F *hPMuon = new TH1F("hPMuon", "Muon P (GeV/c)", 100, 0., 200.);
  92   TH1F *hChi2PerDof = new TH1F("hChi2PerDof", "Muon track chi2/d.o.f.", 100, 0., 20.);
  93   TH1F *hInvMassAll = new TH1F("hInvMassAll", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2)", 480, 0., 12.);
  94   TH1F *hInvMassBg = new TH1F("hInvMassBg", "Mu+Mu- invariant mass BG(GeV/c2)", 480, 0., 12.);
  95   TH2F *hInvMassAll_vs_Pt = new TH2F("hInvMassAll_vs_Pt","hInvMassAll_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
  96   TH2F *hInvMassBgk_vs_Pt = new TH2F("hInvMassBgk_vs_Pt","hInvMassBgk_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
  97   TH1F *hInvMassRes;
  98   TH1F *hPrimaryVertex = new TH1F("hPrimaryVertex","SPD reconstructed Z vertex",150,-15,15);
  99
 100   if (ResType == 553) {
 101     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around Upsilon", 60, 8., 11.);
 102   } else {
 103     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around J/Psi", 80, 0., 5.);
 104   }
 105
 106   TH1F *hNumberOfTrack = new TH1F("hNumberOfTrack","nb of track /evt ",20,-0.5,19.5);
 107   TH1F *hRapMuon = new TH1F("hRapMuon"," Muon Rapidity",50,-4.5,-2);
 108   TH1F *hRapResonance = new TH1F("hRapResonance"," Resonance Rapidity",50,-4.5,-2);
 109   TH1F *hPtResonance = new TH1F("hPtResonance", "Resonance Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
 110   TH2F *hThetaPhiPlus = new TH2F("hThetaPhiPlus", "Theta vs Phi +", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
 111   TH2F *hThetaPhiMinus = new TH2F("hThetaPhiMinus", "Theta vs Phi -", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
 112
 113
 114   // settings
 115   Int_t EventInMass = 0;
 116   Int_t EventInMassMatch = 0;
 117   Int_t NbTrigger = 0;
 118
 119   Float_t muonMass = 0.105658389;
 120 //   Float_t UpsilonMass = 9.46037;
 121 //   Float_t JPsiMass = 3.097;
 122
 123   Int_t fCharge1, fCharge2;
 124   Double_t fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1;
 125   Double_t fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2;
 126
 127   Int_t ntrackhits, nevents;
 128   Double_t fitfmin;
 129   Double_t fZVertex=0;
 130   Double_t fYVertex=0;
 131   Double_t fXVertex=0;
 132
 133   TLorentzVector fV1, fV2, fVtot;
 134
 135   // Import TGeo geometry (needed by AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex)
 136   if (!gGeoManager) {
 137     TGeoManager::Import(geoFilename);
 138     if (!gGeoManager) {
 139       Error("MUONmass_ESD", "getting geometry from file %s failed", filename);
 140       return kFALSE;
 141     }
 142   }
 143
 144   // set mag field
 145   // waiting for mag field in CDB
 146   printf("Loading field map...\n");
 147   AliMagFMaps* field = new AliMagFMaps("Maps","Maps", 1, 1., 10., AliMagFMaps::k5kG);
 148   AliTracker::SetFieldMap(field, kFALSE);
 149
 150   // open run loader and load gAlice, kinematics and header
 151   AliRunLoader* runLoader = AliRunLoader::Open(filename);
 152   if (!runLoader) {
 153     Error("MUONmass_ESD", "getting run loader from file %s failed", filename);
 154     return kFALSE;
 155   }
 156 /*
 157   runLoader->LoadgAlice();
 158   if (!gAlice) {
 159     Error("MUONmass_ESD", "no galice object found");
 160     return kFALSE;
 161   }
 162 */
 163
 164   // open the ESD file
 165   TFile* esdFile = TFile::Open(esdFileName);
 166   if (!esdFile || !esdFile->IsOpen()) {
 167     Error("MUONmass_ESD", "opening ESD file %s failed", esdFileName);
 168     return kFALSE;
 169   }
 170
 171   AliESDEvent* esd = new AliESDEvent();
 172   TTree* tree = (TTree*) esdFile->Get("esdTree");
 173   if (!tree) {
 174     Error("CheckESD", "no ESD tree found");
 175     return kFALSE;
 176   }
 177 //  tree->SetBranchAddress("ESD", &esd);
 178   esd->ReadFromTree(tree);
 179
 180
 181   runLoader->LoadHeader();
 182   nevents = runLoader->GetNumberOfEvents();
 183
 184   AliMUONTrackParam trackParam;
 185
 186   // Loop over events
 187   for (Int_t iEvent = FirstEvent; iEvent <= TMath::Min(LastEvent, nevents - 1); iEvent++) {
 188
 189     // get current event
 190     runLoader->GetEvent(iEvent);
 191
 192     // get the event summary data
 193     tree->GetEvent(iEvent);
 194     if (!esd) {
 195       Error("CheckESD", "no ESD object found for event %d", iEvent);
 196       return kFALSE;
 197     }
 198
 199     // get the SPD reconstructed vertex (vertexer) and fill the histogram
 200     AliESDVertex* Vertex = (AliESDVertex*) esd->GetVertex();
 201     if (Vertex->GetNContributors()) {
 202       fZVertex = Vertex->GetZv();
 203       fYVertex = Vertex->GetYv();
 204       fXVertex = Vertex->GetXv();
 205     }
 206     hPrimaryVertex->Fill(fZVertex);
 207
 208     Int_t nTracks = (Int_t)esd->GetNumberOfMuonTracks() ;
 209
 210     //    printf("\n Nb of events analysed: %d\r",iEvent);
 211     //      cout << " number of tracks: " << nTracks  <<endl;
 212
 213     // set the magnetic field for track extrapolations
 214     AliMUONTrackExtrap::SetField(AliTracker::GetFieldMap());
 215     // loop over all reconstructed tracks (also first track of combination)
 216     for (Int_t iTrack = 0; iTrack <  nTracks;  iTrack++) {
 217
 218       AliESDMuonTrack* muonTrack = new AliESDMuonTrack(*(esd->GetMuonTrack(iTrack)));
 219
 220       // extrapolate to vertex if required and available
 221       if (ExtrapToVertex > 0 && Vertex->GetNContributors()) {
 222         trackParam.GetParamFromUncorrected(*muonTrack);
 223         AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, fXVertex, fYVertex, fZVertex);
 224         trackParam.SetParamFor(*muonTrack); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
 225       } else if ((ExtrapToVertex > 0 && !Vertex->GetNContributors()) || ExtrapToVertex == 0){
 226         trackParam.GetParamFromUncorrected(*muonTrack);
 227         AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, 0., 0., 0.);
 228         trackParam.SetParamFor(*muonTrack); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
 229       }
 230
 231       fCharge1 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
 232
 233       muonTrack->LorentzP(fV1);
 234
 235       ntrackhits = muonTrack->GetNHit();
 236       fitfmin    = muonTrack->GetChi2();
 237
 238       // transverse momentum
 239       Float_t pt1 = fV1.Pt();
 240
 241       // total momentum
 242       Float_t p1 = fV1.P();
 243
 244       // Rapidity
 245       Float_t rapMuon1 = fV1.Rapidity();
 246
 247       // chi2 per d.o.f.
 248       Float_t ch1 =  fitfmin / (2.0 * ntrackhits - 5);
 249 //      printf(" px %f py %f pz %f NHits %d  Norm.chi2 %f charge %d\n",
 250 //           fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, ntrackhits, ch1, fCharge1);
 251
 252       // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
 253
 254       if ((ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin) && (pt1 < PtCutMax)) {
 255
 256         // fill histos hPtMuon and hChi2PerDof
 257         hPtMuon->Fill(pt1);
 258         hPMuon->Fill(p1);
 259         hChi2PerDof->Fill(ch1);
 260         hRapMuon->Fill(rapMuon1);
 261         if (fCharge1 > 0) {
 262           hPtMuonPlus->Fill(pt1);
 263           hThetaPhiPlus->Fill(fV1.Phi()*180./TMath::Pi(),fV1.Theta()*180./TMath::Pi());
 264         } else {
 265           hPtMuonMinus->Fill(pt1);
 266           hThetaPhiMinus->Fill(fV1.Phi()*180./TMath::Pi(),fV1.Theta()*180./TMath::Pi());
 267         }
 268         // loop over second track of combination
 269         for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < nTracks; iTrack2++) {
 270
 271           AliESDMuonTrack* muonTrack2 = new AliESDMuonTrack(*(esd->GetMuonTrack(iTrack2)));
 272
 273           // extrapolate to vertex if required and available
 274           if (ExtrapToVertex > 0 && Vertex->GetNContributors()) {
 275             trackParam.GetParamFromUncorrected(*muonTrack2);
 276             AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, fXVertex, fYVertex, fZVertex);
 277             trackParam.SetParamFor(*muonTrack2); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
 278           } else if ((ExtrapToVertex > 0 && !Vertex->GetNContributors()) || ExtrapToVertex == 0){
 279             trackParam.GetParamFromUncorrected(*muonTrack2);
 280             AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, 0., 0., 0.);
 281             trackParam.SetParamFor(*muonTrack2); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
 282           }
 283
 284           fCharge2 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack2->GetInverseBendingMomentum()));
 285
 286           muonTrack2->LorentzP(fV2);
 287
 288           ntrackhits = muonTrack2->GetNHit();
 289           fitfmin    = muonTrack2->GetChi2();
 290
 291           // transverse momentum
 292           Float_t pt2 = fV2.Pt();
 293
 294           // chi2 per d.o.f.
 295           Float_t ch2 = fitfmin  / (2.0 * ntrackhits - 5);
 296
 297           // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
 298           if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin)  && (pt2 < PtCutMax)) {
 299
 300             // condition for opposite charges
 301             if ((fCharge1 * fCharge2) == -1) {
 302
 303               // invariant mass
 304               fVtot = fV1 + fV2;
 305               Float_t invMass = fVtot.M();
 306
 307               // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
 308               hInvMassAll->Fill(invMass);
 309               hInvMassRes->Fill(invMass);
 310               hInvMassAll_vs_Pt->Fill(invMass,fVtot.Pt());
 311               Int_t ptTrig;
 312               if (ResType == 553)
 313                 ptTrig =  0x20;// mask for Hpt unlike sign pair
 314               else
 315                 ptTrig =  0x10;// mask for Lpt unlike sign pair
 316
 317               if (esd->GetTriggerMask() &  ptTrig) NbTrigger++;
 318               if (invMass > massMin && invMass < massMax) {
 319                 EventInMass++;
 320                 if (muonTrack2->GetMatchTrigger() && (esd->GetTriggerMask() & ptTrig))// match with trigger
 321                   EventInMassMatch++;
 322
 323                 hRapResonance->Fill(fVtot.Rapidity());
 324                 hPtResonance->Fill(fVtot.Pt());
 325               }
 326
 327             } // if (fCharge1 * fCharge2) == -1)
 328           } // if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin) && (pt2 < PtCutMax))
 329           delete muonTrack2;
 330         } //  for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < iTrack; iTrack2++)
 331       } // if (ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin)&& (pt1 < PtCutMax) )
 332       delete muonTrack;
 333     } // for (Int_t iTrack = 0; iTrack < nrectracks; iTrack++)
 334
 335     hNumberOfTrack->Fill(nTracks);
 336     //    esdFile->Delete();
 337   } // for (Int_t iEvent = FirstEvent;
 338
 339 // Loop over events for bg event
 340
 341   Double_t thetaPlus,  phiPlus;
 342   Double_t thetaMinus, phiMinus;
 343   Float_t PtMinus, PtPlus;
 344
 345   for (Int_t iEvent = 0; iEvent < hInvMassAll->Integral(); iEvent++) {
 346
 347     hThetaPhiPlus->GetRandom2(phiPlus, thetaPlus);
 348     hThetaPhiMinus->GetRandom2(phiMinus,thetaMinus);
 349     PtPlus = hPtMuonPlus->GetRandom();
 350     PtMinus = hPtMuonMinus->GetRandom();
 351
 352     fPxRec1  = PtPlus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
 353     fPyRec1  = PtPlus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
 354     fPzRec1  = PtPlus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaPlus);
 355
 356     fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
 357     fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
 358
 359     fPxRec2  = PtMinus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
 360     fPyRec2  = PtMinus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
 361     fPzRec2  = PtMinus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaMinus);
 362
 363     fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
 364     fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
 365
 366     // invariant mass
 367     fVtot = fV1 + fV2;
 368
 369     // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
 370     hInvMassBg->Fill(fVtot.M());
 371     hInvMassBgk_vs_Pt->Fill( fVtot.M(), fVtot.Pt() );
 372   }
 373
 374   histoFile->Write();
 375   histoFile->Close();
 376
 377   cout << endl;
 378   cout << "EventInMass " << EventInMass << endl;
 379   cout << "NbTrigger " << NbTrigger << endl;
 380   cout << "EventInMass match with trigger " << EventInMassMatch << endl;
 381
 382   return kTRUE;
 383 }
 384