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
  14 // STEER includes
  15 #include "AliRun.h"
  16 #include "AliRunLoader.h"
  17 #include "AliHeader.h"
  18 #include "AliLoader.h"
  19 #include "AliStack.h"
  20 #include "AliMagF.h"
  21 #include "AliESD.h"
  22
  23 // MUON includes
  24 #include "AliESDMuonTrack.h"
  25 #endif
  26 //
  27 // Macro MUONmassPlot.C for ESD
  28 // Ch. Finck, Subatech, April. 2004
  29 //
  30
  31 // macro to make invariant mass plots
  32 // for combinations of 2 muons with opposite charges,
  33 // from root file "MUON.tracks.root" containing the result of track reconstruction.
  34 // Histograms are stored on the "MUONmassPlot.root" file.
  35 // introducing TLorentzVector for parameter calculations (Pt, P,rap,etc...)
  36 // using Invariant Mass for rapidity.
  37
  38 // Arguments:
  39 //   FirstEvent (default 0)
  40 //   LastEvent (default 0)
  41 //   ResType (default 553)
  42 //      553 for Upsilon, anything else for J/Psi
  43 //   Chi2Cut (default 100)
  44 //      to keep only tracks with chi2 per d.o.f. < Chi2Cut
  45 //   PtCutMin (default 1)
  46 //      to keep only tracks with transverse momentum > PtCutMin
  47 //   PtCutMax (default 10000)
  48 //      to keep only tracks with transverse momentum < PtCutMax
  49 //   massMin (default 9.17 for Upsilon)
  50 //      &  massMax (default 9.77 for Upsilon)
  51 //         to calculate the reconstruction efficiency for resonances with invariant mass
  52 //         massMin < mass < massMax.
  53
  54 // Add parameters and histograms for analysis
  55
  56 Bool_t MUONmassPlot(char* filename = "galice.root", Int_t FirstEvent = 0, Int_t LastEvent = 10000,
  57                   char* esdFileName = "AliESDs.root", Int_t ResType = 553,
  58                   Float_t Chi2Cut = 100., Float_t PtCutMin = 1., Float_t PtCutMax = 10000.,
  59                   Float_t massMin = 9.17,Float_t massMax = 9.77)
  60 {
  61   cout << "MUONmassPlot " << endl;
  62   cout << "FirstEvent " << FirstEvent << endl;
  63   cout << "LastEvent " << LastEvent << endl;
  64   cout << "ResType " << ResType << endl;
  65   cout << "Chi2Cut " << Chi2Cut << endl;
  66   cout << "PtCutMin " << PtCutMin << endl;
  67   cout << "PtCutMax " << PtCutMax << endl;
  68   cout << "massMin " << massMin << endl;
  69   cout << "massMax " << massMax << endl;
  70
  71
  72   //Reset ROOT and connect tree file
  73   gROOT->Reset();
  74
  75   // File for histograms and histogram booking
  76   TFile *histoFile = new TFile("MUONmassPlot.root", "RECREATE");
  77   TH1F *hPtMuon = new TH1F("hPtMuon", "Muon Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  78   TH1F *hPtMuonPlus = new TH1F("hPtMuonPlus", "Muon+ Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  79   TH1F *hPtMuonMinus = new TH1F("hPtMuonMinus", "Muon- Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  80   TH1F *hPMuon = new TH1F("hPMuon", "Muon P (GeV/c)", 100, 0., 200.);
  81   TH1F *hChi2PerDof = new TH1F("hChi2PerDof", "Muon track chi2/d.o.f.", 100, 0., 20.);
  82   TH1F *hInvMassAll = new TH1F("hInvMassAll", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2)", 480, 0., 12.);
  83   TH1F *hInvMassBg = new TH1F("hInvMassBg", "Mu+Mu- invariant mass BG(GeV/c2)", 480, 0., 12.);
  84 TH2F *hInvMassAll_vs_Pt = new TH2F("hInvMassAll_vs_Pt","hInvMassAll_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
  85 TH2F *hInvMassBgk_vs_Pt = new TH2F("hInvMassBgk_vs_Pt","hInvMassBgk_vs_Pt",480,0.,12.,80,0.,20.);
  86 TH1F *hInvMassRes;
  87   TH1F *hPrimaryVertex = new TH1F("hPrimaryVertex","SPD reconstructed Z vertex",120,-12,12);
  88
  89   if (ResType == 553) {
  90     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around Upsilon", 60, 8., 11.);
  91   } else {
  92     hInvMassRes = new TH1F("hInvMassRes", "Mu+Mu- invariant mass (GeV/c2) around J/Psi", 80, 0., 5.);
  93   }
  94
  95   TH1F *hNumberOfTrack = new TH1F("hNumberOfTrack","nb of track /evt ",20,-0.5,19.5);
  96   TH1F *hRapMuon = new TH1F("hRapMuon"," Muon Rapidity",50,-4.5,-2);
  97   TH1F *hRapResonance = new TH1F("hRapResonance"," Resonance Rapidity",50,-4.5,-2);
  98   TH1F *hPtResonance = new TH1F("hPtResonance", "Resonance Pt (GeV/c)", 100, 0., 20.);
  99   TH2F *hThetaPhiPlus = new TH2F("hThetaPhiPlus", "Theta vs Phi +", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
 100   TH2F *hThetaPhiMinus = new TH2F("hThetaPhiMinus", "Theta vs Phi -", 760, -190., 190., 400, 160., 180.);
 101
 102
 103   // settings
 104   Int_t EventInMass = 0;
 105   Int_t EventInMassMatch = 0;
 106   Int_t NbTrigger = 0;
 107
 108   Float_t muonMass = 0.105658389;
 109 //   Float_t UpsilonMass = 9.46037;
 110 //   Float_t JPsiMass = 3.097;
 111
 112   Double_t thetaX, thetaY, pYZ;
 113   Double_t fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1;
 114   Double_t fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2;
 115   Int_t fCharge, fCharge2;
 116
 117   Int_t ntrackhits, nevents;
 118   Double_t fitfmin;
 119   Double_t fZVertex;
 120
 121
 122   TLorentzVector fV1, fV2, fVtot;
 123
 124   // set off mag field
 125   AliMagF::SetReadField(kFALSE);
 126
 127   // open run loader and load gAlice, kinematics and header
 128   AliRunLoader* runLoader = AliRunLoader::Open(filename);
 129   if (!runLoader) {
 130     Error("MUONmass_ESD", "getting run loader from file %s failed",
 131             filename);
 132     return kFALSE;
 133   }
 134
 135   if (!gAlice) {
 136     Error("MUONmass_ESD", "no galice object found");
 137     return kFALSE;
 138   }
 139
 140
 141   // open the ESD file
 142   TFile* esdFile = TFile::Open(esdFileName);
 143   if (!esdFile || !esdFile->IsOpen()) {
 144     Error("MUONmass_ESD", "opening ESD file %s failed", esdFileName);
 145     return kFALSE;
 146   }
 147
 148   AliESD* esd = new AliESD();
 149   TTree* tree = (TTree*) esdFile->Get("esdTree");
 150   if (!tree) {
 151     Error("CheckESD", "no ESD tree found");
 152     return kFALSE;
 153   }
 154   tree->SetBranchAddress("ESD", &esd);
 155
 156
 157   AliESDVertex* Vertex = (AliESDVertex*) esd->AliESD::GetVertex();
 158
 159   runLoader->LoadHeader();
 160   nevents = runLoader->GetNumberOfEvents();
 161
 162   // Loop over events
 163   for (Int_t iEvent = FirstEvent; iEvent <= TMath::Min(LastEvent, nevents - 1); iEvent++) {
 164
 165     // get current event
 166     runLoader->GetEvent(iEvent);
 167
 168     // get the event summary data
 169     tree->GetEvent(iEvent);
 170     if (!esd) {
 171       Error("CheckESD", "no ESD object found for event %d", iEvent);
 172       return kFALSE;
 173     }
 174
 175     // get the SPD reconstructed vertex (vertexer) and fill the histogram
 176     fZVertex = Vertex->GetZv();
 177     hPrimaryVertex->Fill(fZVertex);
 178
 179     Int_t nTracks = (Int_t)esd->GetNumberOfMuonTracks() ;
 180
 181     //    printf("\n Nb of events analysed: %d\r",iEvent);
 182     //      cout << " number of tracks: " << nTracks  <<endl;
 183
 184     // loop over all reconstructed tracks (also first track of combination)
 185     for (Int_t iTrack = 0; iTrack <  nTracks;  iTrack++) {
 186
 187       AliESDMuonTrack* muonTrack = esd->GetMuonTrack(iTrack);
 188
 189       thetaX = muonTrack->GetThetaX();
 190       thetaY = muonTrack->GetThetaY();
 191
 192       pYZ     =  1./TMath::Abs(muonTrack->GetInverseBendingMomentum());
 193       fPzRec1  = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + TMath::Tan(thetaY)*TMath::Tan(thetaY));
 194       fPxRec1  = fPzRec1 * TMath::Tan(thetaX);
 195       fPyRec1  = fPzRec1 * TMath::Tan(thetaY);
 196       fCharge = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
 197
 198       fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
 199       fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
 200
 201       ntrackhits = muonTrack->GetNHit();
 202       fitfmin    = muonTrack->GetChi2();
 203
 204       // transverse momentum
 205       Float_t pt1 = fV1.Pt();
 206
 207       // total momentum
 208       Float_t p1 = fV1.P();
 209
 210       // Rapidity
 211       Float_t rapMuon1 = fV1.Rapidity();
 212
 213       // chi2 per d.o.f.
 214       Float_t ch1 =  fitfmin / (2.0 * ntrackhits - 5);
 215 //      printf(" px %f py %f pz %f NHits %d  Norm.chi2 %f charge %d\n",
 216 //           fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, ntrackhits, ch1, fCharge);
 217
 218       // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
 219
 220       if ((ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin) && (pt1 < PtCutMax)) {
 221
 222         // fill histos hPtMuon and hChi2PerDof
 223         hPtMuon->Fill(pt1);
 224         hPMuon->Fill(p1);
 225         hChi2PerDof->Fill(ch1);
 226         hRapMuon->Fill(rapMuon1);
 227         if (fCharge > 0) {
 228           hPtMuonPlus->Fill(pt1);
 229           hThetaPhiPlus->Fill(TMath::ATan2(fPyRec1,fPxRec1)*180./TMath::Pi(),TMath::ATan2(pt1,fPzRec1)*180./3.1415);
 230         } else {
 231           hPtMuonMinus->Fill(pt1);
 232           hThetaPhiMinus->Fill(TMath::ATan2(fPyRec1,fPxRec1)*180./TMath::Pi(),TMath::ATan2(pt1,fPzRec1)*180./3.1415);
 233         }
 234         // loop over second track of combination
 235         for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < nTracks; iTrack2++) {
 236
 237           AliESDMuonTrack* muonTrack = esd->GetMuonTrack(iTrack2);
 238
 239           thetaX = muonTrack->GetThetaX();
 240           thetaY = muonTrack->GetThetaY();
 241
 242           pYZ     =  1./TMath::Abs(muonTrack->GetInverseBendingMomentum());
 243           fPzRec2  = - pYZ / TMath::Sqrt(1.0 + TMath::Tan(thetaY)*TMath::Tan(thetaY));
 244           fPxRec2  = fPzRec2 * TMath::Tan(thetaX);
 245           fPyRec2  = fPzRec2 * TMath::Tan(thetaY);
 246           fCharge2 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
 247
 248           fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
 249           fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
 250
 251           ntrackhits = muonTrack->GetNHit();
 252           fitfmin    = muonTrack->GetChi2();
 253
 254           // transverse momentum
 255           Float_t pt2 = fV2.Pt();
 256
 257           // chi2 per d.o.f.
 258           Float_t ch2 = fitfmin  / (2.0 * ntrackhits - 5);
 259
 260           // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
 261           if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin)  && (pt2 < PtCutMax)) {
 262
 263             // condition for opposite charges
 264             if ((fCharge * fCharge2) == -1) {
 265
 266               // invariant mass
 267               fVtot = fV1 + fV2;
 268               Float_t invMass = fVtot.M();
 269
 270               // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
 271               hInvMassAll->Fill(invMass);
 272               hInvMassRes->Fill(invMass);
 273               hInvMassAll_vs_Pt->Fill(invMass,fVtot.Pt());
 274               Int_t ptTrig;
 275               if (ResType == 553)
 276                 ptTrig =  0x400;// mask for Hpt unlike sign pair
 277               else
 278                 ptTrig =  0x200;// mask for Lpt unlike sign pair
 279
 280               if (esd->GetTrigger() &  ptTrig) NbTrigger++;
 281               if (invMass > massMin && invMass < massMax) {
 282                 EventInMass++;
 283                 if (muonTrack->GetMatchTrigger() && (esd->GetTrigger() & ptTrig))// match with trigger
 284                   EventInMassMatch++;
 285
 286                 hRapResonance->Fill(fVtot.Rapidity());
 287                 hPtResonance->Fill(fVtot.Pt());
 288               }
 289
 290             } // if (fCharge * fCharge2) == -1)
 291           } // if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin) && (pt2 < PtCutMax))
 292         } //  for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < iTrack; iTrack2++)
 293       } // if (ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin)&& (pt1 < PtCutMax) )
 294     } // for (Int_t iTrack = 0; iTrack < nrectracks; iTrack++)
 295
 296     hNumberOfTrack->Fill(nTracks);
 297     //    esdFile->Delete();
 298   } // for (Int_t iEvent = FirstEvent;
 299
 300 // Loop over events for bg event
 301
 302   Double_t thetaPlus,  phiPlus;
 303   Double_t thetaMinus, phiMinus;
 304   Float_t PtMinus, PtPlus;
 305
 306   for (Int_t iEvent = 0; iEvent < hInvMassAll->Integral(); iEvent++) {
 307
 308     hThetaPhiPlus->GetRandom2(phiPlus, thetaPlus);
 309     hThetaPhiMinus->GetRandom2(phiMinus,thetaMinus);
 310     PtPlus = hPtMuonPlus->GetRandom();
 311     PtMinus = hPtMuonMinus->GetRandom();
 312
 313     fPxRec1  = PtPlus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
 314     fPyRec1  = PtPlus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
 315     fPzRec1  = PtPlus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaPlus);
 316
 317     fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
 318     fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
 319
 320     fPxRec2  = PtMinus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
 321     fPyRec2  = PtMinus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
 322     fPzRec2  = PtMinus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaMinus);
 323
 324     fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
 325     fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
 326
 327     // invariant mass
 328     fVtot = fV1 + fV2;
 329
 330     // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
 331     hInvMassBg->Fill(fVtot.M());
 332     hInvMassBgk_vs_Pt->Fill( fVtot.M(), fVtot.Pt() );
 333   }
 334
 335   histoFile->Write();
 336   histoFile->Close();
 337
 338   cout << endl;
 339   cout << "EventInMass " << EventInMass << endl;
 340   cout << "NbTrigger " << NbTrigger << endl;
 341   cout << "EventInMass match with trigger " << EventInMassMatch << endl;
 342
 343   return kTRUE;
 344 }
 345