- new interface beween MUON objects (track/cluster/digit) and ESD objects (track...
[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 #include "AliESDMuonTrack.h"
28
29 // MUON includes
30 #include "AliMUONTrackParam.h"
31 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
32 #include "AliMUONESDInterface.h"
33 #endif
34
35 /// \ingroup macros
36 /// \file MUONmassPlot_ESD.C
37 /// \brief Macro MUONefficiency.C for ESD
38 ///
39 /// \author Ch. Finck, Subatech, April. 2004
40 ///
41 ///
42 /// Macro to make invariant mass plots
43 /// for combinations of 2 muons with opposite charges,
44 /// from root file "MUON.tracks.root" containing the result of track reconstruction.
45 /// Histograms are stored on the "MUONmassPlot.root" file.
46 /// introducing TLorentzVector for parameter calculations (Pt, P,rap,etc...)
47 /// using Invariant Mass for rapidity.
48 ///
49 /// Add parameters and histograms for analysis 
50
51 Bool_t MUONmassPlot(char* filename = "generated/galice.root", Int_t ExtrapToVertex = -1, char* geoFilename = "geometry.root", 
52                   Int_t FirstEvent = 0, Int_t LastEvent = 10000, char* esdFileName = "AliESDs.root", Int_t ResType = 553, 
53                   Float_t Chi2Cut = 100., Float_t PtCutMin = 1., Float_t PtCutMax = 10000.,
54                   Float_t massMin = 9.17,Float_t massMax = 9.77)
55 {
56 /// \param ExtrapToVertex (default -1)
57 ///   - <0: no extrapolation;
58 ///   - =0: extrapolation to (0,0,0);
59 ///   - >0: extrapolation to ESDVertex if available, else to (0,0,0)
60 /// \param FirstEvent (default 0)
61 /// \param LastEvent (default 0)
62 /// \param ResType    553 for Upsilon, anything else for J/Psi (default 553)
63 /// \param Chi2Cut    to keep only tracks with chi2 per d.o.f. < Chi2Cut (default 100)
64 /// \param PtCutMin   to keep only tracks with transverse momentum > PtCutMin (default 1)
65 /// \param PtCutMax   to keep only tracks with transverse momentum < PtCutMax (default 10000)
66 /// \param massMin   (default 9.17 for Upsilon) 
67 /// \param massMax   (default 9.77 for Upsilon);  
68 ///         to calculate the reconstruction efficiency for resonances with invariant mass
69 ///         massMin < mass < massMax.
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   Double_t errXVtx=0;
132   Double_t errYVtx=0;
133  
134   TLorentzVector fV1, fV2, fVtot;
135
136   // Import TGeo geometry (needed by AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex)
137   if (!gGeoManager) {
138     TGeoManager::Import(geoFilename);
139     if (!gGeoManager) {
140       Error("MUONmass_ESD", "getting geometry from file %s failed", filename);
141       return kFALSE;
142     }
143   }
144   
145   // set mag field
146   // waiting for mag field in CDB 
147   printf("Loading field map...\n");
148   AliMagFMaps* field = new AliMagFMaps("Maps","Maps", 1, 1., 10., AliMagFMaps::k5kG);
149   AliTracker::SetFieldMap(field, kFALSE);
150
151   // open run loader and load gAlice, kinematics and header
152   AliRunLoader* runLoader = AliRunLoader::Open(filename);
153   if (!runLoader) {
154     Error("MUONmass_ESD", "getting run loader from file %s failed", filename);
155     return kFALSE;
156   }
157 /*  
158   runLoader->LoadgAlice();
159   if (!gAlice) {
160     Error("MUONmass_ESD", "no galice object found");
161     return kFALSE;
162   }
163 */  
164
165   // open the ESD file
166   TFile* esdFile = TFile::Open(esdFileName);
167   if (!esdFile || !esdFile->IsOpen()) {
168     Error("MUONmass_ESD", "opening ESD file %s failed", esdFileName);
169     return kFALSE;
170   }
171   
172   AliESDEvent* esd = new AliESDEvent();
173   TTree* tree = (TTree*) esdFile->Get("esdTree");
174   if (!tree) {
175     Error("CheckESD", "no ESD tree found");
176     return kFALSE;
177   }
178 //  tree->SetBranchAddress("ESD", &esd);
179   esd->ReadFromTree(tree);
180   
181
182   runLoader->LoadHeader();
183   nevents = runLoader->GetNumberOfEvents();
184   
185   AliMUONTrackParam trackParam;
186
187   // Loop over events
188   for (Int_t iEvent = FirstEvent; iEvent <= TMath::Min(LastEvent, nevents - 1); iEvent++) {
189
190     // get current event
191     runLoader->GetEvent(iEvent);
192    
193     // get the event summary data
194     tree->GetEvent(iEvent);
195     if (!esd) {
196       Error("CheckESD", "no ESD object found for event %d", iEvent);
197       return kFALSE;
198     }
199
200     // get the SPD reconstructed vertex (vertexer) and fill the histogram
201     AliESDVertex* Vertex = (AliESDVertex*) esd->GetVertex();
202     if (Vertex->GetNContributors()) {
203       fZVertex = Vertex->GetZv();
204       fYVertex = Vertex->GetYv();
205       fXVertex = Vertex->GetXv();
206       errXVtx = Vertex->GetXRes();
207       errYVtx = Vertex->GetYRes();
208     }
209     hPrimaryVertex->Fill(fZVertex);
210
211     Int_t nTracks = (Int_t)esd->GetNumberOfMuonTracks() ; 
212
213     //    printf("\n Nb of events analysed: %d\r",iEvent);
214     //      cout << " number of tracks: " << nTracks  <<endl;
215   
216     // set the magnetic field for track extrapolations
217     AliMUONTrackExtrap::SetField(AliTracker::GetFieldMap());
218     // loop over all reconstructed tracks (also first track of combination)
219     for (Int_t iTrack = 0; iTrack <  nTracks;  iTrack++) {
220
221       AliESDMuonTrack* muonTrack = new AliESDMuonTrack(*(esd->GetMuonTrack(iTrack)));
222
223       // extrapolate to vertex if required and available
224       if (ExtrapToVertex > 0 && Vertex->GetNContributors()) {
225         AliMUONESDInterface::GetParamAtFirstCluster(*muonTrack, trackParam);
226         AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, fXVertex, fYVertex, fZVertex, errXVtx, errYVtx);
227         AliMUONESDInterface::SetParamAtVertex(trackParam, *muonTrack); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
228       } else if ((ExtrapToVertex > 0 && !Vertex->GetNContributors()) || ExtrapToVertex == 0){
229         AliMUONESDInterface::GetParamAtFirstCluster(*muonTrack, trackParam);
230         AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, 0., 0., 0., 0., 0.);
231         AliMUONESDInterface::SetParamAtVertex(trackParam, *muonTrack); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
232       }
233
234       fCharge1 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack->GetInverseBendingMomentum()));
235       
236       muonTrack->LorentzP(fV1);
237       
238       ntrackhits = muonTrack->GetNHit();
239       fitfmin    = muonTrack->GetChi2();
240
241       // transverse momentum
242       Float_t pt1 = fV1.Pt();
243
244       // total momentum
245       Float_t p1 = fV1.P();
246
247       // Rapidity
248       Float_t rapMuon1 = fV1.Rapidity();
249
250       // chi2 per d.o.f.
251       Float_t ch1 =  fitfmin / (2.0 * ntrackhits - 5);
252 //      printf(" px %f py %f pz %f NHits %d  Norm.chi2 %f charge %d\n", 
253 //           fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, ntrackhits, ch1, fCharge1);
254
255       // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
256
257       if ((ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin) && (pt1 < PtCutMax)) {
258
259         // fill histos hPtMuon and hChi2PerDof
260         hPtMuon->Fill(pt1);
261         hPMuon->Fill(p1);
262         hChi2PerDof->Fill(ch1);
263         hRapMuon->Fill(rapMuon1);
264         if (fCharge1 > 0) {
265           hPtMuonPlus->Fill(pt1);
266           hThetaPhiPlus->Fill(fV1.Phi()*180./TMath::Pi(),fV1.Theta()*180./TMath::Pi());
267         } else {
268           hPtMuonMinus->Fill(pt1);
269           hThetaPhiMinus->Fill(fV1.Phi()*180./TMath::Pi(),fV1.Theta()*180./TMath::Pi());
270         }
271         // loop over second track of combination
272         for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < nTracks; iTrack2++) {
273           
274           AliESDMuonTrack* muonTrack2 = new AliESDMuonTrack(*(esd->GetMuonTrack(iTrack2)));
275           
276           // extrapolate to vertex if required and available
277           if (ExtrapToVertex > 0 && Vertex->GetNContributors()) {
278             AliMUONESDInterface::GetParamAtFirstCluster(*muonTrack2, trackParam);
279             AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, fXVertex, fYVertex, fZVertex, errXVtx, errYVtx);
280             AliMUONESDInterface::SetParamAtVertex(trackParam, *muonTrack2); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
281           } else if ((ExtrapToVertex > 0 && !Vertex->GetNContributors()) || ExtrapToVertex == 0){
282             AliMUONESDInterface::GetParamAtFirstCluster(*muonTrack2, trackParam);
283             AliMUONTrackExtrap::ExtrapToVertex(&trackParam, 0., 0., 0., 0., 0.);
284             AliMUONESDInterface::SetParamAtVertex(trackParam, *muonTrack2); // put the new parameters in this copy of AliESDMuonTrack
285           }
286           
287           fCharge2 = Int_t(TMath::Sign(1.,muonTrack2->GetInverseBendingMomentum()));
288
289           muonTrack2->LorentzP(fV2);
290
291           ntrackhits = muonTrack2->GetNHit();
292           fitfmin    = muonTrack2->GetChi2();
293
294           // transverse momentum
295           Float_t pt2 = fV2.Pt();
296
297           // chi2 per d.o.f.
298           Float_t ch2 = fitfmin  / (2.0 * ntrackhits - 5);
299
300           // condition for good track (Chi2Cut and PtCut)
301           if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin)  && (pt2 < PtCutMax)) {
302
303             // condition for opposite charges
304             if ((fCharge1 * fCharge2) == -1) {
305
306               // invariant mass
307               fVtot = fV1 + fV2;
308               Float_t invMass = fVtot.M();
309                     
310               // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
311               hInvMassAll->Fill(invMass);
312               hInvMassRes->Fill(invMass);
313               hInvMassAll_vs_Pt->Fill(invMass,fVtot.Pt());
314               Int_t ptTrig;
315               if (ResType == 553) 
316                 ptTrig =  0x20;// mask for Hpt unlike sign pair
317               else 
318                 ptTrig =  0x10;// mask for Lpt unlike sign pair
319
320               if (esd->GetTriggerMask() &  ptTrig) NbTrigger++; 
321               if (invMass > massMin && invMass < massMax) {
322                 EventInMass++;
323                 if (muonTrack2->GetMatchTrigger() && (esd->GetTriggerMask() & ptTrig))// match with trigger
324                   EventInMassMatch++;
325
326                 hRapResonance->Fill(fVtot.Rapidity());
327                 hPtResonance->Fill(fVtot.Pt());
328               }
329
330             } // if (fCharge1 * fCharge2) == -1)
331           } // if ((ch2 < Chi2Cut) && (pt2 > PtCutMin) && (pt2 < PtCutMax))
332           delete muonTrack2;
333         } //  for (Int_t iTrack2 = iTrack + 1; iTrack2 < iTrack; iTrack2++)
334       } // if (ch1 < Chi2Cut) && (pt1 > PtCutMin)&& (pt1 < PtCutMax) )
335       delete muonTrack;
336     } // for (Int_t iTrack = 0; iTrack < nrectracks; iTrack++)
337
338     hNumberOfTrack->Fill(nTracks);
339     //    esdFile->Delete();
340   } // for (Int_t iEvent = FirstEvent;
341
342 // Loop over events for bg event
343
344   Double_t thetaPlus,  phiPlus;
345   Double_t thetaMinus, phiMinus;
346   Float_t PtMinus, PtPlus;
347   
348   for (Int_t iEvent = 0; iEvent < hInvMassAll->Integral(); iEvent++) {
349
350     hThetaPhiPlus->GetRandom2(phiPlus, thetaPlus);
351     hThetaPhiMinus->GetRandom2(phiMinus,thetaMinus);
352     PtPlus = hPtMuonPlus->GetRandom();
353     PtMinus = hPtMuonMinus->GetRandom();
354
355     fPxRec1  = PtPlus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
356     fPyRec1  = PtPlus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiPlus);
357     fPzRec1  = PtPlus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaPlus);
358
359     fE1 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec1 * fPxRec1 + fPyRec1 * fPyRec1 + fPzRec1 * fPzRec1);
360     fV1.SetPxPyPzE(fPxRec1, fPyRec1, fPzRec1, fE1);
361
362     fPxRec2  = PtMinus * TMath::Cos(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
363     fPyRec2  = PtMinus * TMath::Sin(TMath::Pi()/180.*phiMinus);
364     fPzRec2  = PtMinus / TMath::Tan(TMath::Pi()/180.*thetaMinus);
365
366     fE2 = TMath::Sqrt(muonMass * muonMass + fPxRec2 * fPxRec2 + fPyRec2 * fPyRec2 + fPzRec2 * fPzRec2);
367     fV2.SetPxPyPzE(fPxRec2, fPyRec2, fPzRec2, fE2);
368
369     // invariant mass
370     fVtot = fV1 + fV2;
371       
372     // fill histos hInvMassAll and hInvMassRes
373     hInvMassBg->Fill(fVtot.M());
374     hInvMassBgk_vs_Pt->Fill( fVtot.M(), fVtot.Pt() );
375   }
376
377   histoFile->Write();
378   histoFile->Close();
379
380   cout << endl;
381   cout << "EventInMass " << EventInMass << endl;
382   cout << "NbTrigger " << NbTrigger << endl;
383   cout << "EventInMass match with trigger " << EventInMassMatch << endl;
384
385   return kTRUE;
386 }
387