#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# ## Сравнение распределений от KL в эксперименте и моделировании

# ## Методика для эффективности поиска KL
# 
# ### 1. Отбор событий процесса $e^+e^- \to K_S K_L$
# * отбираю KS согласно [стандартной методике](https://nikita-p.github.io/reports/cmd281021.html);
# * ставлю дополнительные условия отбора $\text{kslen}>1$, $\text{ksalign}>0.95$, $|\text{ksth} - \pi/2|<0.6$, $|x_1|<20$ (чтоб отобрать чистые события без фона)
# * объединяю отобранные события из всех точек одного сезона, чтоб увеличить выборку (события моделирования взвешены на количестве событий в эксперименте)
# * сравниваю распределения по различным параметрам KS (полярный угол, инв. масса, импульс) в эксперименте и моделировании (см. ниже в ноутбуке)
# * полученные выборки будут исходными, относительно которых я буду вычислять эффективность обнаружения KS
# 
# ### 2. Эффективность поиска KL
# * сравниваю распределения по пространственному углу ($\psi$) между ближайшим кластером к обратному импульсу KS (не должны отличаться, т.к. из эксперимента выделены чистые KSKL)
# * сравниваю распределения по энерговыделению в LiXe калориметре ($E_{LiXe}$) и полному энерговыделению ($E_{tot}$) в кластере (не должны отличаться в идеале) 
# * теперь вопрос, что считать KL:
#   * либо $\psi < 0.2$ рад.
#   * либо $\psi < 0.2$ рад. и $E_{LiXe} > 50$ МэВ (я показываю оба случая, если расхождение есть, то во втором варианте оно будет только больше)
# * вычисляю эффективность обнаружения KL как
# $$\varepsilon = \frac{N_{passed}(p)}{N_{total}(p)}$$
# $N_{passed}(p)$ - количество обнаруженных KL в зависимости от импульса KS ($p$),
# $N_{total}(p)$ - количество событий KSKL в чистой выборке (полученной после этапа 1) в зависимости от импульса KS ($p$)
# 
# таким образом можно считать, что 
# $$\varepsilon_{\text{exp}} = P_{\text{exp}}(\text{KL}|\text{KS}), \varepsilon_{\text{MC}} = P_{\text{MC}}(\text{KL}|\text{KS}),$$
# где $P(\text{KL}|\text{KS})$ - вероятность обнаружить KL при условии обнаружения KS

# ## Результаты

# ### Распределения
# 
# Сравниваю распределения по различным параметрам для событий эксперимента и моделирования после отборов событий процесса $e^+e^- \to K_S K_L$, описанных в методической части выше.
# 
# На картинках ниже показаны объединённые экспериментальные данные и MC сезонов HIGH19/RHO18
# (моделирование взвешенно на количество событий в эксперименте для каждой точки по энергии)
# 
# * RHO18 - точки на $\phi$-мезоне
# * HIGH19 - сезон высоких энергий выше 1.05 ГэВ в с.ц.м.
# 
# |Распределение отобранных событий по инвариантной массе KS, HIGH19|Распределение отобранных событий по инвариантной массе KS, RHO18|
# |---|---|
# |![](./sources/ksminv.png)|![](./sources/18_ksminv.png)|
# 
# 
# |Распределение отобранных событий по импульсу KS, HIGH19|Распределение отобранных событий по импульсу KS, RHO18|
# |---|---|
# |![](./sources/ksptot.png)|![](./sources/18_ksptot.png)|
# 
# |Распределение отобранных событий по x1 для KS, HIGH19|Распределение отобранных событий по x1 для KS, RHO18|
# |---|---|
# |![](./sources/x1.png)|![](./sources/18_x1.png)|
# х1 можно считать разницей между измеренным импульсом KS и $P_0 = \sqrt{E_{beam}^2 - M_{KS}^2}$
# 
# |Распределение отобранных событий по полярному углу KS, HIGH19|Распределение отобранных событий по полярному углу KS, RHO18|
# |---|---|
# |![](./sources/ksth.png)|![](./sources/18_ksth.png)|

# в целом можно считать распределения согласующимися (за исключением распределения по инвариантной массе).
# По получившимся выборкам я буду определять эффективность KL при условии найденного KS

# ## Поиск KL для событий с обнаруженным KS
# 
# |Распределение по пространственному углу (𝜓) между ближайшим кластером к обратному импульсу KS, HIGH19|Распределение по пространственному углу (𝜓) между ближайшим кластером к обратному импульсу KS, RHO18|
# |---|---|
# |![](./sources/ksdiffang.png)|![](./sources/18_ksdiffang.png)|
# уже видно, что эффективность найти кластер в моделировании уже выше, чем в эксперименте, т.к. точки моделирования лежат выше

# 
# |Распределение по полному энерговыделению кандидатов в KL, HIGH19|Распределение по полному энерговыделению кандидатов в KL, RHO18|
# |---|---|
# |![](./sources/ks_phen0.png)|![](./sources/18_ks_phen0.png)|
# 
# 
# |Распределение по энерговыделению в LiXe кандидатов в KL, HIGH19|Распределение по энерговыделению в LiXe кандидатов в KL, RHO18|
# |---|---|
# |![](./sources/ksphlxe.png)|![](./sources/18_ksphlxe.png)|
# 
# 
# Визуально распределения в MC и эксперименте не согласуются

# ## Эффективности поиска KL для событий KSKL с обнаруженным KS
# 
# 
# ### Метод вычисления
# 
# сейчас эффективность вычисляется как 
# $$\varepsilon = \frac{w_1 k_1 + ... + w_p k_p}{w_1 n_1 + ... + w_p n_p},$$
# где $w_i$ - веса моделирования относительно эксперимента (для эксперимента равны 1) для каждой точки по энергии, 
# $k_i$ - количество событий с найденным KL (из событий, где найден KS) для каждой точки по энергии, $n_i$ - количество событий, где найден KS, для каждой точки по энергии 
# 
# ### Зависимость эффективностей от импульса KS
# 
# 
# Видно значительное расхождение между MC и экспериментом. Зато числа порядка ожидаемых, ведь как и говорилось, вероятность найти KL по обнаруженному KS порядка 50%
# 
# #### Если KL это только кластер в пределах 0.2 рад
# 
# (1) На картинках ниже KL считался найденным, если был обнаружен кластер с любой энергией в пределах пространственного угла 0.2 рад. от импульса, обратного импульсу KS 
# 
# 
# |Эффективности поиска KL (1) в зависимости от импульса KS, HIGH19|Эффективности поиска KL (1) в зависимости от импульса KS, RHO18|
# |---|---|
# |![](./sources/eff.png)|![](./sources/18_eff.png)|
# |линиями и в легенде обозначена усреднённая эффективность для MC и эксперимента в диапазоне от 300 до 600 МэВ/с.|линиями и в легенде обозначена усреднённая эффективность для MC и эксперимента в диапазоне от 100 до 250 МэВ/с.|
# 
# 
# #### Если KL это кластер в пределах 0.2 рад + полное энерговыделение в нём > 50 МэВ
# 
# (2) На картинках ниже KL считался найденным, если был обнаружен кластер с любой энергией в пределах пространственного угла 0.2 рад. от импульса, обратного импульсу KS и полное энерговыделение в этом кластере было больше 50 МэВ
# 
# |Эффективности поиска KL (2) в зависимости от импульса KS, HIGH19|Эффективности поиска KL (2) в зависимости от импульса KS, RHO18|
# |---|---|
# |![](./sources/eff_phen0gt50.png)|![](./sources/18_eff_phen0gt50.png)|
# |линиями и в легенде обозначена усреднённая эффективность для MC и эксперимента в диапазоне от 300 до 600 МэВ/с.|линиями и в легенде обозначена усреднённая эффективность для MC и эксперимента в диапазоне от 100 до 250 МэВ/с.|
# 
# Видим ещё большее рассогласование