Revision of macros documentation
[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 "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 /// \ingroup macros
35 /// \file MUONmassPlot_ESD.C
36 /// \brief Macro MUONefficiency.C for ESD
37 ///
38 /// \author Ch. Finck, Subatech, April. 2004
39 ///
40 ///
41 /// Macro to make invariant mass plots
42 /// for combinations of 2 muons with opposite charges,
43 /// from root file "MUON.tracks.root" containing the result of track reconstruction.
44 /// Histograms are stored on the "MUONmassPlot.root" file.
45 /// introducing TLorentzVector for parameter calculations (Pt, P,rap,etc...)
46 /// using Invariant Mass for rapidity.
47 ///
48 /// Add parameters and histograms for analysis 
49
50 Bool_t MUONmassPlot(char* filename = "generated/galice.root", Int_t ExtrapToVertex = -1, char* geoFilename = "geometry.root", 
51                   Int_t FirstEvent = 0, Int_t LastEvent = 10000, char* esdFileName = "AliESDs.root", Int_t ResType = 553, 
52                   Float_t Chi2Cut = 100., Float_t PtCutMin = 1., Float_t PtCutMax = 10000.,
53                   Float_t massMin = 9.17,Float_t massMax = 9.77)
54 {
55 /// \param ExtrapToVertex (default -1)
56 ///   - <0: no extrapolation;
57 ///   - =0: extrapolation to (0,0,0);
58 ///   - >0: extrapolation to ESDVertex if available, else to (0,0,0)
59 /// \param FirstEvent (default 0)
60 /// \param LastEvent (default 0)
61 /// \param ResType    553 for Upsilon, anything else for J/Psi (default 553)
62 /// \param Chi2Cut    to keep only tracks with chi2 per d.o.f. < Chi2Cut (default 100)
63 /// \param PtCutMin   to keep only tracks with transverse momentum > PtCutMin (default 1)
64 /// \param PtCutMax   to keep only tracks with transverse momentum < PtCutMax (default 10000)
65 /// \param massMin   (default 9.17 for Upsilon) 
66 /// \param massMax   (default 9.77 for Upsilon);  
67 ///         to calculate the reconstruction efficiency for resonances with invariant mass
68 ///         massMin < mass < massMax.
69
70   cout << "MUONmassPlot " << endl;
71   cout << "FirstEvent " << FirstEvent << endl;
72   cout << "LastEvent " << LastEvent << endl;
73   cout << "ResType " << ResType << endl;
74   cout << "Chi2Cut " << Chi2Cut << endl;
75   cout << "PtCutMin " << PtCutMin << endl;
76   cout << "PtCutMax " << PtCutMax << endl;
77   cout << "massMin " << massMin << endl;
78   cout << "massMax " << massMax << endl;
79
80  
81   //Reset ROOT and connect tree file
82   gROOT->Reset();
83
84   // File for histograms and histogram booking
85   TFile *histoFile = new TFile("MUONmassPlot.root", "RECREATE");
86   TH1F *hPtMuon = new TH1F("hPtMuon", "Muon Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
87   TH1F *hPtMuonPlus = new TH1F("hPtMuonPlus", "Muon+ Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
88   TH1F *hPtMuonMinus = new TH1F("hPtMuonMinus", "Muon- Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
89   TH1F *hPMuon = new TH1F("hPMuon", "Muon P (GeV/c)", 100, 0., 200.);
90   TH1F *hChi2PerDof = new TH1F("hChi2PerDof", "Muon track chi2/d.o.f.", 100, 0., 20.);
91   TH1F *hInvMassAll = new TH1F("hInvMassAll", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2)", 480, 0., 12.);
92   TH1F *hInvMassBg = new TH1F("hInvMassBg", "Mu+Mu- invariant mass BG(GeV/c2)", 480, 0., 12.);
93   TH2F *hInvMassAll_vs_Pt = new TH2F("hInvMassAll_vs_Pt","hInvMassAll_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
94   TH2F *hInvMassBgk_vs_Pt = new TH2F("hInvMassBgk_vs_Pt","hInvMassBgk_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
95   TH1F *hInvMassRes;
96   TH1F *hPrimaryVertex = new TH1F("hPrimaryVertex","SPD reconstructed Z vertex",150,-15,15);
97
98   if (ResType == 553) {
99     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around Upsilon", 60, 8., 11.);
100   } else {
101     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around J/Psi", 80, 0., 5.);
102   }
103
104   TH1F *hNumberOfTrack = new TH1F("hNumberOfTrack","nb of track /evt ",20,-0.5,19.5);
105   TH1F *hRapMuon = new TH1F("hRapMuon"," Muon Rapidity",50,-4.5,-2);
106   TH1F *hRapResonance = new TH1F("hRapResonance"," Resonance Rapidity",50,-4.5,-2);
107   TH1F *hPtResonance = new TH1F("hPtResonance", "Resonance Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
108   TH2F *hThetaPhiPlus = new TH2F("hThetaPhiPlus", "Theta vs Phi +", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
109   TH2F *hThetaPhiMinus = new TH2F("hThetaPhiMinus", "Theta vs Phi -", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
110
111
112   // settings
113   Int_t EventInMass = 0;
114   Int_t EventInMassMatch = 0;
115   Int_t NbTrigger = 0;
116
117   Float_t muonMass = 0.105658389;
118 //   Float_t UpsilonMass = 9.46037;
119 //   Float_t JPsiMass = 3.097;
120
121   Int_t fCharge1, fCharge2;
122   Double_t fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1;
123   Double_t fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2;
124
125   Int_t ntrackhits, nevents;
126   Double_t fitfmin;
127   Double_t fZVertex=0;
128   Double_t fYVertex=0;
129   Double_t fXVertex=0;
130   Double_t errXVtx=0;
131   Double_t errYVtx=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       errXVtx = Vertex->GetXRes();
206       errYVtx = Vertex->GetYRes();
207     }
208     hPrimaryVertex->Fill(fZVertex);
209
210     Int_t nTracks = (Int_t)esd->GetNumberOfMuonTracks() ; 
211
212     //    printf("\n Nb of events analysed: %d\r",iEvent);
213     //      cout << " number of tracks: " << nTracks  <<endl;
214   
215     // set the magnetic field for track extrapolations
216     AliMUONTrackExtrap::SetField(AliTracker::GetFieldMap());
217     // loop over all reconstructed tracks (also first track of combination)
218     for (Int_t iTrack = 0; iTrack <  nTracks;  iTrack++) {
219
220       AliESDMuonTrack* muonTrack = new AliESDMuonTrack(*(esd->GetMuonTrack(iTrack)));
221
222       // extrapolate to vertex if required and available
223       if (ExtrapToVertex > 0 && Vertex->GetNContributors()) {
224         trackParam.GetParamFromUncorrected(*muonTrack);
225         AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, fXVertex, fYVertex, fZVertex, errXVtx, errYVtx);
226         trackParam.SetParamFor(*muonTrack); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
227       } else if ((ExtrapToVertex > 0 && !Vertex->GetNContributors()) || ExtrapToVertex == 0){
228         trackParam.GetParamFromUncorrected(*muonTrack);
229         AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, 0., 0., 0., 0., 0.);
230         trackParam.SetParamFor(*muonTrack); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
231       }
232
233       fCharge1 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
234       
235       muonTrack->LorentzP(fV1);
236       
237       ntrackhits = muonTrack->GetNHit();
238       fitfmin    = muonTrack->GetChi2();
239
240       // transverse momentum
241       Float_t pt1 = fV1.Pt();
242
243       // total momentum
244       Float_t p1 = fV1.P();
245
246       // Rapidity
247       Float_t rapMuon1 = fV1.Rapidity();
248
249       // chi2 per d.o.f.
250       Float_t ch1 =  fitfmin / (2.0 * ntrackhits - 5);
251 //      printf(" px %f py %f pz %f NHits %d  Norm.chi2 %f charge %d\n", 
252 //           fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, ntrackhits, ch1, fCharge1);
253
254       // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
255
256       if ((ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin) && (pt1 < PtCutMax)) {
257
258         // fill histos hPtMuon and hChi2PerDof
259         hPtMuon->Fill(pt1);
260         hPMuon->Fill(p1);
261         hChi2PerDof->Fill(ch1);
262         hRapMuon->Fill(rapMuon1);
263         if (fCharge1 > 0) {
264           hPtMuonPlus->Fill(pt1);
265           hThetaPhiPlus->Fill(fV1.Phi()*180./TMath::Pi(),fV1.Theta()*180./TMath::Pi());
266         } else {
267           hPtMuonMinus->Fill(pt1);
268           hThetaPhiMinus->Fill(fV1.Phi()*180./TMath::Pi(),fV1.Theta()*180./TMath::Pi());
269         }
270         // loop over second track of combination
271         for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < nTracks; iTrack2++) {
272           
273           AliESDMuonTrack* muonTrack2 = new AliESDMuonTrack(*(esd->GetMuonTrack(iTrack2)));
274           
275           // extrapolate to vertex if required and available
276           if (ExtrapToVertex > 0 && Vertex->GetNContributors()) {
277             trackParam.GetParamFromUncorrected(*muonTrack2);
278             AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, fXVertex, fYVertex, fZVertex, errXVtx, errYVtx);
279             trackParam.SetParamFor(*muonTrack2); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
280           } else if ((ExtrapToVertex > 0 && !Vertex->GetNContributors()) || ExtrapToVertex == 0){
281             trackParam.GetParamFromUncorrected(*muonTrack2);
282             AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, 0., 0., 0., 0., 0.);
283             trackParam.SetParamFor(*muonTrack2); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
284           }
285           
286           fCharge2 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack2->GetInverseBendingMomentum()));
287
288           muonTrack2->LorentzP(fV2);
289
290           ntrackhits = muonTrack2->GetNHit();
291           fitfmin    = muonTrack2->GetChi2();
292
293           // transverse momentum
294           Float_t pt2 = fV2.Pt();
295
296           // chi2 per d.o.f.
297           Float_t ch2 = fitfmin  / (2.0 * ntrackhits - 5);
298
299           // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
300           if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin)  && (pt2 < PtCutMax)) {
301
302             // condition for opposite charges
303             if ((fCharge1 * fCharge2) == -1) {
304
305               // invariant mass
306               fVtot = fV1 + fV2;
307               Float_t invMass = fVtot.M();
308                     
309               // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
310               hInvMassAll->Fill(invMass);
311               hInvMassRes->Fill(invMass);
312               hInvMassAll_vs_Pt->Fill(invMass,fVtot.Pt());
313               Int_t ptTrig;
314               if (ResType == 553) 
315                 ptTrig =  0x20;// mask for Hpt unlike sign pair
316               else 
317                 ptTrig =  0x10;// mask for Lpt unlike sign pair
318
319               if (esd->GetTriggerMask() &  ptTrig) NbTrigger++; 
320               if (invMass > massMin && invMass < massMax) {
321                 EventInMass++;
322                 if (muonTrack2->GetMatchTrigger() && (esd->GetTriggerMask() & ptTrig))// match with trigger
323                   EventInMassMatch++;
324
325                 hRapResonance->Fill(fVtot.Rapidity());
326                 hPtResonance->Fill(fVtot.Pt());
327               }
328
329             } // if (fCharge1 * fCharge2) == -1)
330           } // if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin) && (pt2 < PtCutMax))
331           delete muonTrack2;
332         } //  for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < iTrack; iTrack2++)
333       } // if (ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin)&& (pt1 < PtCutMax) )
334       delete muonTrack;
335     } // for (Int_t iTrack = 0; iTrack < nrectracks; iTrack++)
336
337     hNumberOfTrack->Fill(nTracks);
338     //    esdFile->Delete();
339   } // for (Int_t iEvent = FirstEvent;
340
341 // Loop over events for bg event
342
343   Double_t thetaPlus,  phiPlus;
344   Double_t thetaMinus, phiMinus;
345   Float_t PtMinus, PtPlus;
346   
347   for (Int_t iEvent = 0; iEvent < hInvMassAll->Integral(); iEvent++) {
348
349     hThetaPhiPlus->GetRandom2(phiPlus, thetaPlus);
350     hThetaPhiMinus->GetRandom2(phiMinus,thetaMinus);
351     PtPlus = hPtMuonPlus->GetRandom();
352     PtMinus = hPtMuonMinus->GetRandom();
353
354     fPxRec1  = PtPlus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
355     fPyRec1  = PtPlus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
356     fPzRec1  = PtPlus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaPlus);
357
358     fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
359     fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
360
361     fPxRec2  = PtMinus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
362     fPyRec2  = PtMinus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
363     fPzRec2  = PtMinus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaMinus);
364
365     fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
366     fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
367
368     // invariant mass
369     fVtot = fV1 + fV2;
370       
371     // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
372     hInvMassBg->Fill(fVtot.M());
373     hInvMassBgk_vs_Pt->Fill( fVtot.M(), fVtot.Pt() );
374   }
375
376   histoFile->Write();
377   histoFile->Close();
378
379   cout << endl;
380   cout << "EventInMass " << EventInMass << endl;
381   cout << "NbTrigger " << NbTrigger << endl;
382   cout << "EventInMass match with trigger " << EventInMassMatch << endl;
383
384   return kTRUE;
385 }
386