a64271ae0f621bd44dee193287b51cd35b5eb9a2
[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 "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 "AliTracker.h"
26
27 // MUON includes
28 #include "AliMUONTrackParam.h"
29 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
30 #include "AliESDMuonTrack.h"
31 #endif
32 //
33 // Macro MUONmassPlot.C for ESD
34 // 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 // Arguments:
45 //   ExtrapToVertex (default -1)
46 //      <0: no extrapolation;
47 //      =0: extrapolation to (0,0,0);
48 //      >0: extrapolation to ESDVertex if available, else to (0,0,0)
49 //   FirstEvent (default 0)
50 //   LastEvent (default 0)
51 //   ResType (default 553)
52 //      553 for Upsilon, anything else for J/Psi
53 //   Chi2Cut (default 100)
54 //      to keep only tracks with chi2 per d.o.f. < Chi2Cut
55 //   PtCutMin (default 1)
56 //      to keep only tracks with transverse momentum > PtCutMin
57 //   PtCutMax (default 10000)
58 //      to keep only tracks with transverse momentum < PtCutMax
59 //   massMin (default 9.17 for Upsilon) 
60 //      &  massMax (default 9.77 for Upsilon) 
61 //         to calculate the reconstruction efficiency for resonances with invariant mass
62 //         massMin < mass < massMax.
63
64 // Add parameters and histograms for analysis 
65
66 Bool_t MUONmassPlot(char* filename = "galice_sim.root", Int_t ExtrapToVertex = -1, char* geoFilename = "geometry.root", 
67                   Int_t FirstEvent = 0, Int_t LastEvent = 10000, char* esdFileName = "AliESDs.root", Int_t ResType = 553, 
68                   Float_t Chi2Cut = 100., Float_t PtCutMin = 1., Float_t PtCutMax = 10000.,
69                   Float_t massMin = 9.17,Float_t massMax = 9.77)
70 {
71   cout << "MUONmassPlot " << endl;
72   cout << "FirstEvent " << FirstEvent << endl;
73   cout << "LastEvent " << LastEvent << endl;
74   cout << "ResType " << ResType << endl;
75   cout << "Chi2Cut " << Chi2Cut << endl;
76   cout << "PtCutMin " << PtCutMin << endl;
77   cout << "PtCutMax " << PtCutMax << endl;
78   cout << "massMin " << massMin << endl;
79   cout << "massMax " << massMax << endl;
80
81  
82   //Reset ROOT and connect tree file
83   gROOT->Reset();
84
85   // File for histograms and histogram booking
86   TFile *histoFile = new TFile("MUONmassPlot.root", "RECREATE");
87   TH1F *hPtMuon = new TH1F("hPtMuon", "Muon Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
88   TH1F *hPtMuonPlus = new TH1F("hPtMuonPlus", "Muon+ Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
89   TH1F *hPtMuonMinus = new TH1F("hPtMuonMinus", "Muon- Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
90   TH1F *hPMuon = new TH1F("hPMuon", "Muon P (GeV/c)", 100, 0., 200.);
91   TH1F *hChi2PerDof = new TH1F("hChi2PerDof", "Muon track chi2/d.o.f.", 100, 0., 20.);
92   TH1F *hInvMassAll = new TH1F("hInvMassAll", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2)", 480, 0., 12.);
93   TH1F *hInvMassBg = new TH1F("hInvMassBg", "Mu+Mu- invariant mass BG(GeV/c2)", 480, 0., 12.);
94   TH2F *hInvMassAll_vs_Pt = new TH2F("hInvMassAll_vs_Pt","hInvMassAll_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
95   TH2F *hInvMassBgk_vs_Pt = new TH2F("hInvMassBgk_vs_Pt","hInvMassBgk_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
96   TH1F *hInvMassRes;
97   TH1F *hPrimaryVertex = new TH1F("hPrimaryVertex","SPD reconstructed Z vertex",150,-15,15);
98
99   if (ResType == 553) {
100     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around Upsilon", 60, 8., 11.);
101   } else {
102     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around J/Psi", 80, 0., 5.);
103   }
104
105   TH1F *hNumberOfTrack = new TH1F("hNumberOfTrack","nb of track /evt ",20,-0.5,19.5);
106   TH1F *hRapMuon = new TH1F("hRapMuon"," Muon Rapidity",50,-4.5,-2);
107   TH1F *hRapResonance = new TH1F("hRapResonance"," Resonance Rapidity",50,-4.5,-2);
108   TH1F *hPtResonance = new TH1F("hPtResonance", "Resonance Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
109   TH2F *hThetaPhiPlus = new TH2F("hThetaPhiPlus", "Theta vs Phi +", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
110   TH2F *hThetaPhiMinus = new TH2F("hThetaPhiMinus", "Theta vs Phi -", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
111
112
113   // settings
114   Int_t EventInMass = 0;
115   Int_t EventInMassMatch = 0;
116   Int_t NbTrigger = 0;
117
118   Float_t muonMass = 0.105658389;
119 //   Float_t UpsilonMass = 9.46037;
120 //   Float_t JPsiMass = 3.097;
121
122   Int_t fCharge1, fCharge2;
123   Double_t fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1;
124   Double_t fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2;
125
126   Int_t ntrackhits, nevents;
127   Double_t fitfmin;
128   Double_t fZVertex=0;
129   Double_t fYVertex=0;
130   Double_t fXVertex=0;
131  
132   TLorentzVector fV1, fV2, fVtot;
133
134   // Import TGeo geometry (needed by AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex)
135   if (!gGeoManager) {
136     TGeoManager::Import(geoFilename);
137     if (!gGeoManager) {
138       Error("MUONmass_ESD", "getting geometry from file %s failed", filename);
139       return kFALSE;
140     }
141   }
142   
143   // set mag field
144   // waiting for mag field in CDB 
145   printf("Loading field map...\n");
146   AliMagFMaps* field = new AliMagFMaps("Maps","Maps", 1, 1., 10., AliMagFMaps::k5kG);
147   AliTracker::SetFieldMap(field, kFALSE);
148
149   // open run loader and load gAlice, kinematics and header
150   AliRunLoader* runLoader = AliRunLoader::Open(filename);
151   if (!runLoader) {
152     Error("MUONmass_ESD", "getting run loader from file %s failed", filename);
153     return kFALSE;
154   }
155 /*  
156   runLoader->LoadgAlice();
157   if (!gAlice) {
158     Error("MUONmass_ESD", "no galice object found");
159     return kFALSE;
160   }
161 */  
162
163   // open the ESD file
164   TFile* esdFile = TFile::Open(esdFileName);
165   if (!esdFile || !esdFile->IsOpen()) {
166     Error("MUONmass_ESD", "opening ESD file %s failed", esdFileName);
167     return kFALSE;
168   }
169   
170   AliESDEvent* esd = new AliESDEvent();
171   TTree* tree = (TTree*) esdFile->Get("esdTree");
172   if (!tree) {
173     Error("CheckESD", "no ESD tree found");
174     return kFALSE;
175   }
176 //  tree->SetBranchAddress("ESD", &esd);
177   esd->ReadFromTree(tree);
178   
179
180   runLoader->LoadHeader();
181   nevents = runLoader->GetNumberOfEvents();
182   
183   AliMUONTrackParam trackParam;
184
185   // Loop over events
186   for (Int_t iEvent = FirstEvent; iEvent <= TMath::Min(LastEvent, nevents - 1); iEvent++) {
187
188     // get current event
189     runLoader->GetEvent(iEvent);
190    
191     // get the event summary data
192     tree->GetEvent(iEvent);
193     if (!esd) {
194       Error("CheckESD", "no ESD object found for event %d", iEvent);
195       return kFALSE;
196     }
197
198     // get the SPD reconstructed vertex (vertexer) and fill the histogram
199     AliESDVertex* Vertex = (AliESDVertex*) esd->GetVertex();
200     if (Vertex->GetNContributors()) {
201       fZVertex = Vertex->GetZv();
202       fYVertex = Vertex->GetYv();
203       fXVertex = Vertex->GetXv();
204     }
205     hPrimaryVertex->Fill(fZVertex);
206
207     Int_t nTracks = (Int_t)esd->GetNumberOfMuonTracks() ; 
208
209     //    printf("\n Nb of events analysed: %d\r",iEvent);
210     //      cout << " number of tracks: " << nTracks  <<endl;
211   
212     // set the magnetic field for track extrapolations
213     AliMUONTrackExtrap::SetField(AliTracker::GetFieldMap());
214     // loop over all reconstructed tracks (also first track of combination)
215     for (Int_t iTrack = 0; iTrack <  nTracks;  iTrack++) {
216
217       AliESDMuonTrack* muonTrack = new AliESDMuonTrack(*(esd->GetMuonTrack(iTrack)));
218
219       // extrapolate to vertex if required and available
220       if (ExtrapToVertex > 0 && Vertex->GetNContributors()) {
221         trackParam.GetParamFromUncorrected(*muonTrack);
222         AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, fXVertex, fYVertex, fZVertex);
223         trackParam.SetParamFor(*muonTrack); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
224       } else if ((ExtrapToVertex > 0 && !Vertex->GetNContributors()) || ExtrapToVertex == 0){
225         trackParam.GetParamFromUncorrected(*muonTrack);
226         AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, 0., 0., 0.);
227         trackParam.SetParamFor(*muonTrack); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
228       }
229
230       fCharge1 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
231       
232       muonTrack->LorentzP(fV1);
233       
234       ntrackhits = muonTrack->GetNHit();
235       fitfmin    = muonTrack->GetChi2();
236
237       // transverse momentum
238       Float_t pt1 = fV1.Pt();
239
240       // total momentum
241       Float_t p1 = fV1.P();
242
243       // Rapidity
244       Float_t rapMuon1 = fV1.Rapidity();
245
246       // chi2 per d.o.f.
247       Float_t ch1 =  fitfmin / (2.0 * ntrackhits - 5);
248 //      printf(" px %f py %f pz %f NHits %d  Norm.chi2 %f charge %d\n", 
249 //           fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, ntrackhits, ch1, fCharge1);
250
251       // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
252
253       if ((ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin) && (pt1 < PtCutMax)) {
254
255         // fill histos hPtMuon and hChi2PerDof
256         hPtMuon->Fill(pt1);
257         hPMuon->Fill(p1);
258         hChi2PerDof->Fill(ch1);
259         hRapMuon->Fill(rapMuon1);
260         if (fCharge1 > 0) {
261           hPtMuonPlus->Fill(pt1);
262           hThetaPhiPlus->Fill(fV1.Phi()*180./TMath::Pi(),fV1.Theta()*180./TMath::Pi());
263         } else {
264           hPtMuonMinus->Fill(pt1);
265           hThetaPhiMinus->Fill(fV1.Phi()*180./TMath::Pi(),fV1.Theta()*180./TMath::Pi());
266         }
267         // loop over second track of combination
268         for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < nTracks; iTrack2++) {
269           
270           AliESDMuonTrack* muonTrack2 = new AliESDMuonTrack(*(esd->GetMuonTrack(iTrack2)));
271           
272           // extrapolate to vertex if required and available
273           if (ExtrapToVertex > 0 && Vertex->GetNContributors()) {
274             trackParam.GetParamFromUncorrected(*muonTrack2);
275             AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, fXVertex, fYVertex, fZVertex);
276             trackParam.SetParamFor(*muonTrack2); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
277           } else if ((ExtrapToVertex > 0 && !Vertex->GetNContributors()) || ExtrapToVertex == 0){
278             trackParam.GetParamFromUncorrected(*muonTrack2);
279             AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, 0., 0., 0.);
280             trackParam.SetParamFor(*muonTrack2); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
281           }
282           
283           fCharge2 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack2->GetInverseBendingMomentum()));
284
285           muonTrack2->LorentzP(fV2);
286
287           ntrackhits = muonTrack2->GetNHit();
288           fitfmin    = muonTrack2->GetChi2();
289
290           // transverse momentum
291           Float_t pt2 = fV2.Pt();
292
293           // chi2 per d.o.f.
294           Float_t ch2 = fitfmin  / (2.0 * ntrackhits - 5);
295
296           // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
297           if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin)  && (pt2 < PtCutMax)) {
298
299             // condition for opposite charges
300             if ((fCharge1 * fCharge2) == -1) {
301
302               // invariant mass
303               fVtot = fV1 + fV2;
304               Float_t invMass = fVtot.M();
305                     
306               // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
307               hInvMassAll->Fill(invMass);
308               hInvMassRes->Fill(invMass);
309               hInvMassAll_vs_Pt->Fill(invMass,fVtot.Pt());
310               Int_t ptTrig;
311               if (ResType == 553) 
312                 ptTrig =  0x20;// mask for Hpt unlike sign pair
313               else 
314                 ptTrig =  0x10;// mask for Lpt unlike sign pair
315
316               if (esd->GetTriggerMask() &  ptTrig) NbTrigger++; 
317               if (invMass > massMin && invMass < massMax) {
318                 EventInMass++;
319                 if (muonTrack2->GetMatchTrigger() && (esd->GetTriggerMask() & ptTrig))// match with trigger
320                   EventInMassMatch++;
321
322                 hRapResonance->Fill(fVtot.Rapidity());
323                 hPtResonance->Fill(fVtot.Pt());
324               }
325
326             } // if (fCharge1 * fCharge2) == -1)
327           } // if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin) && (pt2 < PtCutMax))
328           delete muonTrack2;
329         } //  for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < iTrack; iTrack2++)
330       } // if (ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin)&& (pt1 < PtCutMax) )
331       delete muonTrack;
332     } // for (Int_t iTrack = 0; iTrack < nrectracks; iTrack++)
333
334     hNumberOfTrack->Fill(nTracks);
335     //    esdFile->Delete();
336   } // for (Int_t iEvent = FirstEvent;
337
338 // Loop over events for bg event
339
340   Double_t thetaPlus,  phiPlus;
341   Double_t thetaMinus, phiMinus;
342   Float_t PtMinus, PtPlus;
343   
344   for (Int_t iEvent = 0; iEvent < hInvMassAll->Integral(); iEvent++) {
345
346     hThetaPhiPlus->GetRandom2(phiPlus, thetaPlus);
347     hThetaPhiMinus->GetRandom2(phiMinus,thetaMinus);
348     PtPlus = hPtMuonPlus->GetRandom();
349     PtMinus = hPtMuonMinus->GetRandom();
350
351     fPxRec1  = PtPlus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
352     fPyRec1  = PtPlus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
353     fPzRec1  = PtPlus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaPlus);
354
355     fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
356     fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
357
358     fPxRec2  = PtMinus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
359     fPyRec2  = PtMinus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
360     fPzRec2  = PtMinus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaMinus);
361
362     fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
363     fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
364
365     // invariant mass
366     fVtot = fV1 + fV2;
367       
368     // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
369     hInvMassBg->Fill(fVtot.M());
370     hInvMassBgk_vs_Pt->Fill( fVtot.M(), fVtot.Pt() );
371   }
372
373   histoFile->Write();
374   histoFile->Close();
375
376   cout << endl;
377   cout << "EventInMass " << EventInMass << endl;
378   cout << "NbTrigger " << NbTrigger << endl;
379   cout << "EventInMass match with trigger " << EventInMassMatch << endl;
380
381   return kTRUE;
382 }
383