PWG3/vertexingHF/AliHFPtSpectrum.h

   1 #ifndef ALIHFPTSPECTRUM_H
   2 #define ALIHFPTSPECTRUM_H
   3
   4 /* Copyright(c) 1998-2010, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   5  * See cxx source for full Copyright notice                               */
   6
   7 /* $Id$ */
   8
   9 //***********************************************************************
  10 // Class AliHFPtSpectrum
  11 // Base class for feed-down corrections on heavy-flavour decays
  12 // computes the cross-section via one of the three implemented methods:
  13 //   0) Consider no feed-down prediction
  14 //   1) Subtract the feed-down with the "fc" method
  15 //       Yield = Reco * fc;  where fc = 1 / ( 1 + (eff_b/eff_c)*(N_b/N_c) ) ;
  16 //   2) Subtract the feed-down with the "Nb" method
  17 //       Yield = Reco - Feed-down (exact formula on the function implementation)
  18 //
  19 //  (the corrected yields per bin are divided by the bin-width)
  20 //
  21 // Author: Z.Conesa, zconesa@in2p3.fr
  22 //***********************************************************************
  23
  24 #include "TNamed.h"
  25 #include "TMath.h"
  26
  27 class TH1;
  28 class TGraphAsymmErrors;
  29
  30
  31 class AliHFPtSpectrum: public TNamed
  32 {
  33
  34  public:
  35
  36   // Constructor
  37   AliHFPtSpectrum(const char* name="AliHFPtSpectrum", const char* title="HF feed down correction class", Int_t option=1);
  38   // Copy constructor
  39   AliHFPtSpectrum(const AliHFPtSpectrum &rhs);
  40   // Assignment operator
  41   AliHFPtSpectrum& operator=(const AliHFPtSpectrum &source);
  42   // Destructor
  43   virtual ~AliHFPtSpectrum();
  44
  45   //
  46   // Setters
  47   //
  48   // Set the theoretical direct & feeddown pt spectrum
  49   void SetMCptSpectra(TH1D *hDirect, TH1D *hFeedDown);
  50   // Set the theoretical feeddown pt spectrum
  51   void SetFeedDownMCptSpectra(TH1D *hFeedDown);
  52   // Set the theoretical direct & feeddown pt spectrum upper and lower bounds
  53   void SetMCptDistributionsBounds(TH1D *hDirectMax, TH1D *hDirectMin, TH1D *hFeedDownMax, TH1D *hFeedDownMin);
  54   // Set the theoretical feeddown pt spectrum upper and lower bounds
  55   void SetFeedDownMCptDistributionsBounds(TH1D *hFeedDownMax, TH1D *hFeedDownMin);
  56   // Set the acceptance and efficiency corrections for direct
  57   void SetDirectAccEffCorrection(TH1D *hDirectEff);
  58   // Set the acceptance and efficiency corrections for direct & feeddown
  59   void SetAccEffCorrection(TH1D *hDirectEff, TH1D *hFeedDownEff);
  60   // Set the reconstructed spectrum
  61   void SetReconstructedSpectrum(TH1D *hRec);
  62   void SetReconstructedSpectrumSystematics(TGraphAsymmErrors *gRec);
  63   // Set the calculation option flag for feed-down correction: 0=none, 1=fc , 2=Nb
  64   void SetFeedDownCalculationOption(Int_t option){ fFeedDownOption = option; }
  65   // Set if the calculation has to consider asymmetric uncertaInt_ties or not
  66   void SetComputeAsymmetricUncertainties(Bool_t flag){ fAsymUncertainties = flag; }
  67   // Set the luminosity and its uncertainty
  68   void SetLuminosity(Double_t luminosity, Double_t unc){
  69     fLuminosity[0]=luminosity;  fLuminosity[1]=unc;
  70   }
  71   // Set the trigger efficiency and its uncertainty
  72   void SetTriggerEfficiency(Double_t efficiency, Double_t unc){
  73     fTrigEfficiency[0]=efficiency; fTrigEfficiency[1]=unc;
  74   }
  75   // Set global acceptance x efficiency correction uncertainty (in percentages)
  76   void SetAccEffPercentageUncertainty(Double_t globalEffUnc, Double_t globalBCEffRatioUnc){
  77     fGlobalEfficiencyUncertainties[0] = globalEffUnc;
  78     fGlobalEfficiencyUncertainties[1] = globalBCEffRatioUnc;
  79   }
  80   // Set the normalization factors
  81   void SetNormalization(Double_t normalization){
  82     fLuminosity[0]=normalization; fTrigEfficiency[0]=1.0;
  83   }
  84   void SetNormalization(Double_t nevents, Double_t sigma){
  85     fLuminosity[0]=nevents/sigma; fTrigEfficiency[0]=1.0;
  86   }
  87   void SetNormalization(Double_t nevents, Double_t sigma, Double_t sigmaunc){
  88     fLuminosity[0] = nevents/sigma;
  89     fTrigEfficiency[0] = 1.0;
  90     fLuminosity[1] = fLuminosity[0] * TMath::Sqrt( (1/nevents) + (sigmaunc/sigma)*(sigmaunc/sigma) );
  91   }
  92
  93   //
  94   // Getters
  95   //
  96   // Return the theoretical predictions used for the calculation (rebinned if needed)
  97   TH1D * GetDirectTheoreticalSpectrum() const { return (fhDirectMCpt ? (TH1D*)fhDirectMCpt : NULL); }
  98   TH1D * GetDirectTheoreticalUpperLimitSpectrum() const { return (fhDirectMCptMax ? (TH1D*)fhDirectMCptMax : NULL); }
  99   TH1D * GetDirectTheoreticalLowerLimitSpectrum() const { return (fhDirectMCptMin ? (TH1D*)fhDirectMCptMin : NULL); }
 100   TH1D * GetFeedDownTheoreticalSpectrum() const { return (fhFeedDownMCpt ? (TH1D*)fhFeedDownMCpt : NULL); }
 101   TH1D * GetFeedDownTheoreticalUpperLimitSpectrum() const { return (fhFeedDownMCptMax ? (TH1D*)fhFeedDownMCptMax : NULL); }
 102   TH1D * GetFeedDownTheoreticalLowerLimitSpectrum() const { return (fhFeedDownMCptMin ? (TH1D*)fhFeedDownMCptMin : NULL); }
 103   // Return the acceptance and efficiency corrections (rebinned if needed)
 104   TH1D * GetDirectAccEffCorrection() const { return (fhDirectEffpt ? (TH1D*)fhDirectEffpt : NULL); }
 105   TH1D * GetFeedDownAccEffCorrection() const { return (fhFeedDownEffpt ? (TH1D*)fhFeedDownEffpt : NULL); }
 106   // Return the TGraphAsymmErrors of the feed-down correction (extreme systematics)
 107   TGraphAsymmErrors * GetFeedDownCorrectionFcExtreme() const { return (fgFcExtreme ?  fgFcExtreme : NULL); }
 108   // Return the TGraphAsymmErrors of the feed-down correction (conservative systematics)
 109   TGraphAsymmErrors * GetFeedDownCorrectionFcConservative() const { return (fgFcConservative ?  fgFcConservative : NULL); }
 110   // Return the histogram of the feed-down correction
 111   TH1D * GetHistoFeedDownCorrectionFc() const { return (fhFc ?  (TH1D*)fhFc : NULL); }
 112   // Return the histograms of the feed-down correction bounds
 113   TH1D * GetHistoUpperLimitFeedDownCorrectionFc() const { return (fhFcMax ? (TH1D*)fhFcMax : NULL); }
 114   TH1D * GetHistoLowerLimitFeedDownCorrectionFc() const { return (fhFcMin ? (TH1D*)fhFcMin : NULL); }
 115   // Return the TGraphAsymmErrors of the yield after feed-down correction (systematics but feed-down)
 116   TGraphAsymmErrors * GetFeedDownCorrectedSpectrum() const { return (fgYieldCorr ? fgYieldCorr : NULL); }
 117   // Return the TGraphAsymmErrors of the yield after feed-down correction (feed-down extreme systematics)
 118   TGraphAsymmErrors * GetFeedDownCorrectedSpectrumExtreme() const { return (fgYieldCorrExtreme ? fgYieldCorrExtreme : NULL); }
 119   // Return the TGraphAsymmErrors of the yield after feed-down correction (feed-down conservative systematics)
 120   TGraphAsymmErrors * GetFeedDownCorrectedSpectrumConservative() const { return (fgYieldCorrConservative ? fgYieldCorrConservative : NULL); }
 121   // Return the histogram of the yield after feed-down correction
 122   TH1D * GetHistoFeedDownCorrectedSpectrum() const { return (fhYieldCorr ? (TH1D*)fhYieldCorr : NULL); }
 123   // Return the histogram of the yield after feed-down correction bounds
 124   TH1D * GetHistoUpperLimitFeedDownCorrectedSpectrum() const { return (fhYieldCorrMax ? (TH1D*)fhYieldCorrMax : NULL); }
 125   TH1D * GetHistoLowerLimitFeedDownCorrectedSpectrum() const { return (fhYieldCorrMin ? (TH1D*)fhYieldCorrMin : NULL); }
 126   // Return the equivalent invariant cross-section TGraphAsymmErrors (systematics but feed-down)
 127   TGraphAsymmErrors * GetCrossSectionFromYieldSpectrum() const { return (fgSigmaCorr ? fgSigmaCorr : NULL); }
 128   // Return the equivalent invariant cross-section TGraphAsymmErrors (feed-down extreme systematics)
 129   TGraphAsymmErrors * GetCrossSectionFromYieldSpectrumExtreme() const { return (fgSigmaCorrExtreme ? fgSigmaCorrExtreme : NULL); }
 130   // Return the equivalent invariant cross-section TGraphAsymmErrors (feed-down conservative systematics)
 131   TGraphAsymmErrors * GetCrossSectionFromYieldSpectrumConservative() const { return (fgSigmaCorrConservative ? fgSigmaCorrConservative : NULL); }
 132   // Return the equivalent invariant cross-section histogram
 133   TH1D * GetHistoCrossSectionFromYieldSpectrum() const { return (fhSigmaCorr ? (TH1D*)fhSigmaCorr : NULL); }
 134   // Return the equivalent invariant cross-section histogram bounds
 135   TH1D * GetHistoUpperLimitCrossSectionFromYieldSpectrum() const { return (fhSigmaCorrMax ? (TH1D*)fhSigmaCorrMax : NULL); }
 136   TH1D * GetHistoLowerLimitCrossSectionFromYieldSpectrum() const { return (fhSigmaCorrMin ? (TH1D*)fhSigmaCorrMin : NULL); }
 137
 138   //
 139   // Main function:
 140   //    Compute the invariant cross-section from the yield (correct it)
 141   // variables : analysed delta_y, BR for the final correction, BR b --> decay (relative to the input theoretical prediction)
 142   void ComputeHFPtSpectrum(Double_t deltaY=1.0, Double_t branchingRatioC=1.0, Double_t branchingRatioBintoFinalDecay=1.0);
 143
 144   // Compute the systematic uncertainties
 145   //   taking as input the AliHFSystErr uncertainties
 146   void ComputeSystUncertainties(Int_t decay, Bool_t combineFeedDown);
 147   //
 148   // Drawing the corrected spectrum comparing to theoretical prediction
 149   void DrawSpectrum(TGraphAsymmErrors *gPrediction);
 150
 151   //
 152   // Basic functions
 153   //
 154   void EstimateAndSetDirectEfficiencyRecoBin(TH1D *hSimu, TH1D *hReco);
 155   void EstimateAndSetFeedDownEfficiencyRecoBin(TH1D *hSimu, TH1D *hReco);
 156
 157   //
 158   // Functions to  reweight histograms for testing purposes:
 159   //   to reweight the simulation: hToReweight is reweighted as hReference/hToReweight
 160   TH1D * ReweightHisto(TH1D *hToReweight, TH1D *hReference);
 161   //   to reweight the reco-histos: hRecToReweight is reweighted as hReference/hMCToReweight
 162   TH1D * ReweightRecHisto(TH1D *hRecToReweight, TH1D *hMCToReweight, TH1D *hMCReference);
 163
 164
 165  protected:
 166
 167   // Initialization
 168   Bool_t Initialize();
 169
 170   // Basic functions
 171   //
 172   // Compute the feed-down correction via fc-method
 173   void CalculateFeedDownCorrectionFc();
 174   // Correct the yield for feed-down correction via fc-method
 175   void CalculateFeedDownCorrectedSpectrumFc();
 176   // Correct the yield for feed-down correction via Nb-method
 177   void CalculateFeedDownCorrectedSpectrumNb(Double_t deltaY, Double_t branchingRatioBintoFinalDecay);
 178
 179   // Check histograms consistency function
 180   Bool_t CheckHistosConsistency(TH1D *h1, TH1D *h2);
 181   // Function to rebin the theoretical spectra in the data-reconstructed spectra binning
 182   TH1D * RebinTheoreticalSpectra(TH1D *hTheory, const char *name);
 183   // Function to estimate the efficiency in the data-reconstructed spectra binning
 184   TH1D * EstimateEfficiencyRecoBin(TH1D *hSimu, TH1D *hReco, const char *name);
 185
 186
 187   //
 188   // Input spectra
 189   //
 190   TH1D *fhDirectMCpt;            // Input MC c-->D spectra
 191   TH1D *fhFeedDownMCpt;          // Input MC b-->D spectra
 192   TH1D *fhDirectMCptMax;         // Input MC maximum c-->D spectra
 193   TH1D *fhDirectMCptMin;         // Input MC minimum c-->D spectra
 194   TH1D *fhFeedDownMCptMax;       // Input MC maximum b-->D spectra
 195   TH1D *fhFeedDownMCptMin;       // Input MC minimum b-->D spectra
 196   TH1D *fhDirectEffpt;           // c-->D Acceptance and efficiency correction
 197   TH1D *fhFeedDownEffpt;         // b-->D Acceptance and efficiency correction
 198   TH1D *fhRECpt;                 // all reconstructed D
 199   //
 200   TGraphAsymmErrors *fgRECSystematics; // all reconstructed D Systematic uncertainties
 201   //
 202   // Normalization factors
 203   Double_t fLuminosity[2];           // analyzed luminosity & uncertainty
 204   Double_t fTrigEfficiency[2];       // trigger efficiency & uncertainty
 205   Double_t fGlobalEfficiencyUncertainties[2]; // uncertainties on the efficiency [0]=c, b, [1]=b/c
 206
 207   //
 208   // Output spectra
 209   //
 210   TH1D *fhFc;                            // Correction histo fc = 1 / ( 1 + (eff_b/eff_c)*(N_b/N_c) )
 211   TH1D *fhFcMax;                         // Maximum fc histo
 212   TH1D *fhFcMin;                         // Minimum fc histo
 213   TGraphAsymmErrors * fgFcExtreme;       // Extreme correction as TGraphAsymmErrors
 214   TGraphAsymmErrors * fgFcConservative;  // Extreme correction as TGraphAsymmErrors
 215   TH1D *fhYieldCorr;                     // Corrected yield (stat unc. only)
 216   TH1D *fhYieldCorrMax;                  // Maximum corrected yield
 217   TH1D *fhYieldCorrMin;                  // Minimum corrected yield
 218   TGraphAsymmErrors * fgYieldCorr;              // Corrected yield as TGraphAsymmErrors  (syst but feed-down)
 219   TGraphAsymmErrors * fgYieldCorrExtreme;       // Extreme corrected yield as TGraphAsymmErrors  (syst from feed-down)
 220   TGraphAsymmErrors * fgYieldCorrConservative;  // Conservative corrected yield as TGraphAsymmErrors  (syst from feed-down)
 221   TH1D *fhSigmaCorr;                     // Corrected cross-section (stat unc. only)
 222   TH1D *fhSigmaCorrMax;                  // Maximum corrected cross-section
 223   TH1D *fhSigmaCorrMin;                  // Minimum corrected cross-section
 224   TGraphAsymmErrors * fgSigmaCorr;              // Corrected cross-section as TGraphAsymmErrors (syst but feed-down)
 225   TGraphAsymmErrors * fgSigmaCorrExtreme;       // Extreme corrected cross-section as TGraphAsymmErrors (syst from feed-down)
 226   TGraphAsymmErrors * fgSigmaCorrConservative;  // Conservative corrected cross-section as TGraphAsymmErrors  (syst from feed-down)
 227
 228   //
 229   Int_t fFeedDownOption;            // feed-down correction flag: 0=none, 1=fc, 2=Nb
 230   Bool_t fAsymUncertainties;        // flag: asymmetric uncertainties are (1) or not (0) considered
 231
 232
 233   ClassDef(AliHFPtSpectrum,1) // Class for Heavy Flavor spectra corrections
 234 };
 235
 236 #endif