PWG/CaloTrackCorrBase/AliNeutralMesonSelection.cxx

   1  /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
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   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 //_________________________________________________________________________
  17 // Class that contains methods to select candidate pairs to neutral meson
  18 // 2 main selections, invariant mass around pi0 (also any other mass),
  19 // apperture angle to distinguish from combinatorial.
  20 //-- Author: Gustavo Conesa (INFN-LNF)
  21
  22 // --- ROOT system ---
  23 #include <TLorentzVector.h>
  24 #include <TH2.h>
  25 #include <TList.h>
  26 #include <TString.h>
  27
  28 //---- AliRoot system ----
  29 #include "AliNeutralMesonSelection.h"
  30
  31 ClassImp(AliNeutralMesonSelection)
  32
  33
  34 //______________________________________________________
  35   AliNeutralMesonSelection::AliNeutralMesonSelection() :
  36     TObject(),             fAsymmetryCut(1),
  37     fUseAsymmetryCut(0),   fM(0),
  38     fInvMassMaxCut(0.),    fInvMassMinCut(0.),
  39     fLeftBandMinCut(0.),   fLeftBandMaxCut(0.),
  40     fRightBandMinCut(0.),  fRightBandMaxCut(0.),
  41     fAngleMaxParam(),      fUseAngleCut(0),
  42     fKeepNeutralMesonHistos(0),
  43     fParticle(""),         fDecayBit(0),
  44     // histograms
  45     fhAnglePairNoCut(0),          fhAnglePairOpeningAngleCut(0),
  46     fhAnglePairAsymmetryCut(0),   fhAnglePairAllCut(0),
  47     fhInvMassPairNoCut(0),        fhInvMassPairOpeningAngleCut(0),
  48     fhInvMassPairAsymmetryCut(0), fhInvMassPairAllCut(0),
  49     fhAsymmetryNoCut(0),          fhAsymmetryOpeningAngleCut(0),
  50     fhAsymmetryAllCut(0),
  51     // histogram ranges and bins
  52     fHistoNEBins(0),       fHistoEMax(0.),                  fHistoEMin(0.),
  53     fHistoNAngleBins(0),   fHistoAngleMax(0.),              fHistoAngleMin(0.),
  54     fHistoNIMBins(0),      fHistoIMMax(0.),                 fHistoIMMin(0.)
  55 {
  56   //Default Ctor
  57
  58   //Initialize parameters
  59   InitParameters();
  60 }
  61
  62 //_________________________________________________________
  63 TList *  AliNeutralMesonSelection::GetCreateOutputObjects()
  64 {
  65   // Create histograms to be saved in output file and
  66   // store them in outputContainer of the analysis class that calls this class.
  67
  68   TList * outputContainer = new TList() ;
  69   outputContainer->SetName("MesonDecayHistos") ;
  70
  71   if(fKeepNeutralMesonHistos){
  72
  73           outputContainer->SetOwner(kFALSE);
  74
  75           fhAnglePairNoCut  = new TH2F
  76           ("AnglePairNoCut",
  77            "Angle between all #gamma pair vs E_{#pi^{0}}",fHistoNEBins,fHistoEMin,fHistoEMax,fHistoNAngleBins,fHistoAngleMin,fHistoAngleMax);
  78           fhAnglePairNoCut->SetYTitle("Angle (rad)");
  79           fhAnglePairNoCut->SetXTitle("E_{ #pi^{0}} (GeV)");
  80
  81     fhAsymmetryNoCut  = new TH2F
  82           ("AsymmetryNoCut","Asymmetry of all #gamma pair vs E_{#pi^{0}}",
  83            fHistoNEBins,fHistoEMin,fHistoEMax,100,0,1);
  84           fhAsymmetryNoCut->SetYTitle("Asymmetry");
  85           fhAsymmetryNoCut->SetXTitle("E_{ #pi^{0}} (GeV)");
  86
  87     fhInvMassPairNoCut  = new TH2F
  88           ("InvMassPairNoCut","Invariant Mass of all #gamma pair vs E_{#pi^{0}}",
  89            fHistoNEBins,fHistoEMin,fHistoEMax,fHistoNIMBins,fHistoIMMin,fHistoIMMax);
  90           fhInvMassPairNoCut->SetYTitle("Invariant Mass (GeV/c^{2})");
  91           fhInvMassPairNoCut->SetXTitle("E_{ #pi^{0}} (GeV)");
  92
  93     outputContainer->Add(fhAnglePairNoCut) ;
  94           outputContainer->Add(fhAsymmetryNoCut) ;
  95     outputContainer->Add(fhInvMassPairNoCut) ;
  96
  97     if(fUseAngleCut) {
  98       fhAnglePairOpeningAngleCut  = new TH2F
  99       ("AnglePairOpeningAngleCut",
 100        "Angle between all #gamma pair (opening angle) vs E_{#pi^{0}}"
 101        ,fHistoNEBins,fHistoEMin,fHistoEMax,fHistoNAngleBins,fHistoAngleMin,fHistoAngleMax);
 102       fhAnglePairOpeningAngleCut->SetYTitle("Angle (rad)");
 103       fhAnglePairOpeningAngleCut->SetXTitle("E_{ #pi^{0}} (GeV)");
 104
 105       fhAsymmetryOpeningAngleCut  = new TH2F
 106       ("AsymmetryOpeningAngleCut",
 107        "Asymmetry of #gamma pair (angle cut) vs E_{#pi^{0}}",
 108        fHistoNEBins,fHistoEMin,fHistoEMax,100,0,1);
 109       fhAsymmetryOpeningAngleCut->SetYTitle("Asymmetry");
 110       fhAsymmetryOpeningAngleCut->SetXTitle(" E_{#pi^{0}}(GeV)");
 111
 112       fhInvMassPairOpeningAngleCut  = new TH2F
 113       ("InvMassPairOpeningAngleCut",
 114        "Invariant Mass of #gamma pair (angle cut) vs E_{#pi^{0}}",
 115        fHistoNEBins,fHistoEMin,fHistoEMax,fHistoNIMBins,fHistoIMMin,fHistoIMMax);
 116       fhInvMassPairOpeningAngleCut->SetYTitle("Invariant Mass (GeV/c^{2})");
 117       fhInvMassPairOpeningAngleCut->SetXTitle(" E_{#pi^{0}}(GeV)");
 118
 119       outputContainer->Add(fhAnglePairOpeningAngleCut) ;
 120       outputContainer->Add(fhAsymmetryOpeningAngleCut) ;
 121       outputContainer->Add(fhInvMassPairOpeningAngleCut) ;
 122     }
 123
 124           if(fUseAsymmetryCut) {
 125       fhAnglePairAsymmetryCut  = new TH2F
 126       ("AnglePairAsymmetryCut",
 127        "Angle between all #gamma pair (opening angle + asymetry cut) vs E_{#pi^{0}}"
 128        ,fHistoNEBins,fHistoEMin,fHistoEMax,fHistoNAngleBins,fHistoAngleMin,fHistoAngleMax);
 129       fhAnglePairAsymmetryCut->SetYTitle("Angle (rad)");
 130       fhAnglePairAsymmetryCut->SetXTitle("E_{ #pi^{0}} (GeV)");
 131
 132       fhInvMassPairAsymmetryCut  = new TH2F
 133       ("InvMassPairAsymmetryCut",
 134        "Invariant Mass of #gamma pair (opening angle + asymmetry) vs E_{#pi^{0}}",
 135        fHistoNEBins,fHistoEMin,fHistoEMax,fHistoNIMBins,fHistoIMMin,fHistoIMMax);
 136       fhInvMassPairAsymmetryCut->SetYTitle("Invariant Mass (GeV/c^{2})");
 137       fhInvMassPairAsymmetryCut->SetXTitle("E_{#pi^{0}}(GeV)");
 138
 139       outputContainer->Add(fhAnglePairAsymmetryCut) ;
 140       outputContainer->Add(fhInvMassPairAsymmetryCut) ;
 141
 142     }
 143
 144           fhAnglePairAllCut  = new TH2F
 145           ("AnglePairAllCut",
 146            "Angle between all #gamma pair (opening angle + asymmetry + inv mass cut) vs E_{#pi^{0}}"
 147            ,fHistoNEBins,fHistoEMin,fHistoEMax,fHistoNAngleBins,fHistoAngleMin,fHistoAngleMax);
 148           fhAnglePairAllCut->SetYTitle("Angle (rad)");
 149           fhAnglePairAllCut->SetXTitle("E_{ #pi^{0}} (GeV)");
 150
 151           fhInvMassPairAllCut  = new TH2F
 152           ("InvMassPairAllCut",
 153            "Invariant Mass of #gamma pair (opening angle + asymmetry + invmass cut) vs E_{#pi^{0}}",
 154            fHistoNEBins,fHistoEMin,fHistoEMax,fHistoNIMBins,fHistoIMMin,fHistoIMMax);
 155           fhInvMassPairAllCut->SetYTitle("Invariant Mass (GeV/c^{2})");
 156           fhInvMassPairAllCut->SetXTitle("E_{#pi^{0}}(GeV)");
 157
 158           fhAsymmetryAllCut  = new TH2F
 159           ("AsymmetryAllCut",
 160            "Asymmetry of #gamma pair (opening angle+invmass cut) vs E_{#pi^{0}}",
 161            fHistoNEBins,fHistoEMin,fHistoEMax,100,0,1);
 162           fhAsymmetryAllCut->SetYTitle("Asymmetry");
 163           fhAsymmetryAllCut->SetXTitle("E_{#pi^{0}}(GeV)");
 164
 165     outputContainer->Add(fhAnglePairAllCut) ;
 166           outputContainer->Add(fhAsymmetryAllCut) ;
 167     outputContainer->Add(fhInvMassPairAllCut) ;
 168
 169   }
 170
 171   return outputContainer;
 172
 173 }
 174
 175 //_____________________________________________
 176 void AliNeutralMesonSelection::InitParameters()
 177 {
 178
 179   //Initialize the parameters of the analysis.
 180   fAngleMaxParam.Set(4) ;
 181   fAngleMaxParam.Reset(0.);
 182
 183   SetParticle("Pi0");
 184
 185   //Histogrammes settings
 186   fHistoNEBins     = 200 ;
 187   fHistoEMax       = 50  ;
 188   fHistoEMin       = 0.  ;
 189
 190   fHistoNAngleBins = 200 ;
 191   fHistoAngleMax   = 0.5 ;
 192   fHistoAngleMin   = 0.  ;
 193
 194 }
 195
 196 //______________________________________________________________________________
 197 Bool_t AliNeutralMesonSelection::IsAngleInWindow(Float_t angle, Float_t e) const
 198 {
 199
 200   // Check if the opening angle of the candidate pairs is inside
 201   // our selection window
 202   // Attention, only valid for Pi0, if needed for Eta need to revise max angle function or change parameters
 203
 204   Double_t max =  fAngleMaxParam.At(0)*TMath::Exp(fAngleMaxParam.At(1)*e)
 205     +fAngleMaxParam.At(2)+fAngleMaxParam.At(3)*e;
 206   Double_t arg = (e*e-2*fM*fM)/(e*e);
 207   Double_t min = 100. ;
 208   if(arg>0.)
 209     min = TMath::ACos(arg)+fShiftMinAngle[0]+fShiftMinAngle[1]*e;
 210
 211   if((angle<max)&&(angle>=min)) return kTRUE  ;
 212   else                          return kFALSE ;
 213
 214 }
 215
 216 //_________________________________________________________________
 217 Bool_t  AliNeutralMesonSelection::SelectPair(TLorentzVector gammai,
 218                                              TLorentzVector gammaj,
 219                                              TString calo)
 220 {
 221
 222   //Search for the neutral pion within selection cuts
 223
 224   //  Double_t pt  = (gammai+gammaj).Pt();
 225   Double_t phi = (gammai+gammaj).Phi();
 226   if(phi < 0)
 227     phi+=TMath::TwoPi();
 228
 229   Double_t invmass = (gammai+gammaj).M();
 230   Double_t angle   = gammaj.Angle(gammai.Vect());
 231   Double_t e       = (gammai+gammaj).E();
 232   Double_t asy     = TMath::Abs((gammai-gammaj).E())/(gammai+gammaj).E();
 233
 234   //Fill histograms with no cuts applied.
 235   if(fKeepNeutralMesonHistos)
 236   {
 237           fhAnglePairNoCut  ->Fill(e,angle);
 238           fhInvMassPairNoCut->Fill(e,invmass);
 239           fhAsymmetryNoCut  ->Fill(e,asy);
 240   }
 241
 242   //Cut on the aperture of the pair
 243   if(fUseAngleCut)
 244   {
 245     if(IsAngleInWindow(angle,e))
 246     {
 247       if(fKeepNeutralMesonHistos )
 248       {
 249         fhAnglePairOpeningAngleCut  ->Fill(e,angle);
 250         fhInvMassPairOpeningAngleCut->Fill(e,invmass);
 251         fhAsymmetryOpeningAngleCut  ->Fill(e,asy);
 252       }
 253       //AliDebug(2,Form("Angle cut: pt %f, phi %f",pt,phi));
 254     } else return kFALSE;
 255   }
 256
 257   // Asymmetry cut
 258   if(fUseAsymmetryCut)
 259   {
 260     if(fAsymmetryCut > asy)
 261     {
 262       if(fKeepNeutralMesonHistos)
 263       {
 264         fhInvMassPairAsymmetryCut->Fill(e,invmass);
 265         fhAnglePairAsymmetryCut  ->Fill(e,angle);
 266       }
 267     } else return kFALSE;
 268   }
 269
 270
 271   //Cut on the invariant mass of the pair
 272
 273   Float_t invmassmaxcut = fInvMassMaxCut;
 274   Float_t invmassRightBandMinCut = fRightBandMinCut;
 275   Float_t invmassRightBandMixCut = fRightBandMaxCut;
 276
 277   if(calo=="EMCAL" && e > 6.)
 278   { // for EMCAL, pi0s, mass depends strongly with energy for e > 6, loose max cut
 279
 280     invmassmaxcut = (fInvMassMaxCutParam[0]+fInvMassMaxCut)+fInvMassMaxCutParam[1]*e+fInvMassMaxCutParam[2]*e*e;
 281     invmassRightBandMinCut = (fInvMassMaxCutParam[0]+fRightBandMinCut)+fInvMassMaxCutParam[1]*e+fInvMassMaxCutParam[2]*e*e;
 282     invmassRightBandMixCut = (fInvMassMaxCutParam[0]+fRightBandMaxCut)+fInvMassMaxCutParam[1]*e+fInvMassMaxCutParam[2]*e*e;
 283
 284     //printf("e %f, max cut %f, p00 %f,p0 %f,p1 %f,p2 %f\n",
 285     //       e,invmassmaxcut,fInvMassMaxCut,fInvMassMaxCutParam[0],fInvMassMaxCutParam[1],fInvMassMaxCutParam[2]);
 286   }
 287
 288   // normal case, invariant mass selection around pi0/eta peak
 289   if( !fParticle.Contains("SideBand") )
 290   {
 291     if( invmass > fInvMassMinCut && invmass < invmassmaxcut )
 292     {
 293       if(fKeepNeutralMesonHistos)
 294       {
 295         fhInvMassPairAllCut->Fill(e,invmass);
 296         fhAnglePairAllCut  ->Fill(e,angle);
 297         fhAsymmetryAllCut  ->Fill(e,asy);
 298       }
 299
 300       //AliDebug(2,Form("IM cut: pt %f, phi %f",pt,phi));
 301       return kTRUE;
 302
 303     }//(invmass>0.125) && (invmass<0.145)
 304     else
 305     {
 306       return kFALSE;
 307     }
 308   }// normal selection
 309
 310   else // select a band around pi0/eta
 311   {
 312     if((invmass > fLeftBandMinCut  && invmass < fLeftBandMaxCut ) ||
 313        (invmass > invmassRightBandMinCut && invmass < invmassRightBandMixCut))
 314     {
 315       if(fKeepNeutralMesonHistos)
 316       {
 317         fhInvMassPairAllCut->Fill(e,invmass);
 318         fhAnglePairAllCut  ->Fill(e,angle);
 319         fhAsymmetryAllCut  ->Fill(e,asy);
 320       }
 321
 322       //AliDebug(2,Form("IM cut: pt %f, phi %f",pt,phi));
 323       return kTRUE;
 324
 325     }//(invmass>0.125) && (invmass<0.145)
 326     else
 327     {
 328       return kFALSE;
 329     }
 330   }
 331
 332 }
 333
 334 //_______________________________________________________________
 335 void  AliNeutralMesonSelection::SetParticle(TString particleName)
 336 {
 337   // Set some default parameters for selection of pi0 or eta
 338
 339   fParticle = particleName ;
 340   fDecayBit = kPi0;
 341
 342   if(particleName.Contains("Pi0"))
 343   {
 344     fHistoNIMBins          = 150 ;
 345     fHistoIMMax            = 0.3 ;
 346     fHistoIMMin            = 0.  ;
 347
 348     fM                     = 0.135 ; // GeV
 349     fInvMassMaxCut         = 0.16  ; // GeV
 350     fInvMassMinCut         = 0.11  ; // GeV
 351
 352     fLeftBandMinCut        = 0.05  ; // GeV
 353     fLeftBandMaxCut        = 0.09  ; // GeV
 354     fRightBandMinCut       = 0.160 ; // GeV
 355     fRightBandMaxCut       = 0.165 ; // GeV
 356
 357     fInvMassMaxCutParam[0] = 0.0   ;
 358     fInvMassMaxCutParam[1] =-7.e-5 ;
 359     fInvMassMaxCutParam[2] = 8.e-5 ;
 360
 361     fShiftMinAngle[0]      =-0.03  ;
 362     fShiftMinAngle[1]      = 0.0025;
 363
 364     fAngleMaxParam.AddAt( 0.8,  0) ;
 365     fAngleMaxParam.AddAt(-1,    1) ;
 366     fAngleMaxParam.AddAt( 0.09, 2) ; //for pi0 shift, for eta maybe 0.09
 367     fAngleMaxParam.AddAt(-2.e-3,3) ;
 368
 369     fDecayBit = kPi0;
 370     if(particleName.Contains("Side")) fDecayBit = kPi0Side;
 371
 372   }
 373   else if(particleName.Contains("Eta"))
 374   {
 375     fHistoNIMBins          = 200  ; // GeV
 376     fHistoIMMax            = 0.75 ; // GeV
 377     fHistoIMMin            = 0.35 ; // GeV
 378
 379     fM                     = 0.547 ; // GeV
 380     fInvMassMaxCut         = 0.590 ; // GeV
 381     fInvMassMinCut         = 0.510 ; // GeV
 382
 383     fLeftBandMinCut        = 0.450 ; // GeV
 384     fLeftBandMaxCut        = 0.500 ; // GeV
 385     fRightBandMinCut       = 0.600 ; // GeV
 386     fRightBandMaxCut       = 0.650 ; // GeV
 387
 388     fInvMassMaxCutParam[0] = 0.00 ;
 389     fInvMassMaxCutParam[1] = 0.00 ;
 390     fInvMassMaxCutParam[2] = 0.00 ;
 391
 392     fShiftMinAngle[0]      =-0.03 ;
 393     fShiftMinAngle[0]      = 0.00 ;
 394
 395     fAngleMaxParam.AddAt( 0.80,  0) ; // Same as pi0
 396     fAngleMaxParam.AddAt(-0.25,  1) ; // Same as pi0
 397     fAngleMaxParam.AddAt( 0.12,  2) ; // Shifted with respect to pi0
 398     fAngleMaxParam.AddAt(-5.e-4, 3) ; // Same as pi0
 399
 400     fDecayBit = kEta;
 401     if(particleName.Contains("Side")) fDecayBit = kEtaSide;
 402   }
 403   else
 404     printf("AliAnaNeutralMesonSelection::SetParticle(%s) *** Particle NOT defined (Pi0 or Eta), Pi0 settings by default *** \n",particleName.Data());
 405
 406 }
 407
 408 //______________________________________________________________
 409 void AliNeutralMesonSelection::Print(const Option_t * opt) const
 410 {
 411
 412   //Print some relevant parameters set for the analysis
 413   if(! opt)
 414     return;
 415
 416   printf("**** Print %s %s ****\n", GetName(), GetTitle() ) ;
 417
 418   printf("Particle %s, bit %d, mass : %f  \n", fParticle.Data(), fDecayBit, fM );
 419   printf("Invariant mass limits : %f < m < %f \n", fInvMassMinCut , fInvMassMinCut );
 420
 421   printf("Use asymmetry cut? : %d ; A < %f \n", fUseAngleCut, fAsymmetryCut );
 422
 423   printf("Use angle cut? : %d  \n", fUseAngleCut );
 424   if(fUseAngleCut)
 425   {
 426     printf("Angle selection param: \n");
 427     printf("p0 :     %f\n", fAngleMaxParam.At(0));
 428     printf("p1 :     %f\n", fAngleMaxParam.At(1));
 429     printf("p2 :     %f\n", fAngleMaxParam.At(2));
 430     printf("p3 :     %f\n", fAngleMaxParam.At(3));
 431     printf("Min angle shift : p0 = %1.3f, p1 = %1.3f,\n", fShiftMinAngle[0],fShiftMinAngle[1]);
 432   }
 433
 434   printf("Keep Neutral Meson Histos = %d\n",fKeepNeutralMesonHistos);
 435
 436   if(fKeepNeutralMesonHistos)
 437   {
 438     printf("Histograms: %3.1f < E  < %3.1f,  Nbin = %d\n",   fHistoEMin,     fHistoEMax,     fHistoNEBins);
 439     printf("Histograms: %3.1f < angle < %3.1f, Nbin = %d\n", fHistoAngleMin, fHistoAngleMax, fHistoNAngleBins);
 440     printf("Histograms: %3.1f < IM < %3.1f, Nbin = %d\n",    fHistoIMMin,    fHistoIMMax,    fHistoNIMBins);
 441   }
 442
 443 }