Gigante 4

Geant4 ^[1]^[2]^[3]^[4] (para GEometry ANd Tracking ) es una plataforma para "la simulación del paso de partículas a través de la materia " utilizando métodos de Monte Carlo . Es el sucesor de la serie de herramientas de software GEANT desarrolladas por The Geant4 Collaboration, y el primero en utilizar programación orientada a objetos (en C++ ). Su desarrollo, mantenimiento y soporte al usuario están a cargo de la colaboración internacional Geant4. Las áreas de aplicación incluyen física de alta energía y experimentos nucleares , estudios de física espacial y de aceleradores . ^[3] El software se utiliza en varios proyectos de investigación en todo el mundo.

El software y el código fuente de Geant4 están disponibles gratuitamente en el sitio web del proyecto; hasta la versión 8.1 (publicada el 28 de junio de 2006), no existía una licencia de software específica para su uso; ahora Geant4 se proporciona bajo la Licencia de Software Geant4.

Características

Geant4 incluye funciones para el manejo de geometría , seguimiento, respuesta del detector , gestión de ejecuciones, visualización e interfaz de usuario . Para muchas simulaciones de física, esto significa que se necesita dedicar menos tiempo a los detalles de bajo nivel y los investigadores pueden comenzar inmediatamente con los aspectos más importantes de la simulación.

A continuación se presenta un resumen de cada una de las instalaciones enumeradas anteriormente:

La geometría es un análisis de la disposición física del experimento, incluidos detectores, absorbedores , etc., y considera cómo esta disposición afectará la trayectoria de las partículas en el experimento.
El rastreo consiste en simular el paso de una partícula a través de la materia, lo que implica tener en cuenta posibles interacciones y procesos de desintegración .
La respuesta del detector registra cuándo una partícula pasa a través del volumen de un detector y se aproxima a cómo respondería un detector real.
La gestión de ejecución implica registrar los detalles de cada ejecución (un conjunto de eventos ), así como configurar el experimento en diferentes configuraciones entre ejecuciones.
Geant4 ofrece varias opciones de visualización , incluyendo OpenGL , Open Inventor , VRML o VTK y una interfaz de usuario familiar , basada en tcsh o Qt .

Geant4 también puede realizar histogramas básicos; requiere herramientas de análisis externas para explotar funciones de histogramas avanzadas.

Desde la versión 10.0, Geant4 implementa subprocesamiento múltiple , ^[4] haciendo uso del almacenamiento local de subprocesos para permitir la generación eficiente de eventos simulados en paralelo. Geant4 se puede instalar en un sistema operativo basado en Unix como MacOS , Linux o en Microsoft Windows .

Algunos experimentos de física de alta energía utilizando Geant4

BES III en BEPCII
BaBar y GLAST en SLAC
ATLAS , CMS y LHCb en el LHC , CERN
COMPASS en el SPS , CERN
Borexino en el laboratorio del Gran Sasso
DUNE , MINOS , Muon g-2 y Mu2e en Fermilab
Observatorio de Xenón Enriquecido (EXO)
SNO+
Cubo de hielo
T2K
CUERO
Detectores de materia oscura: SuperCDMS , LUX , LZ , XENON

Aplicaciones fuera de la física de altas energías

Debido a su naturaleza de propósito general, Geant4 es ideal para el desarrollo de herramientas computacionales para analizar las interacciones de partículas con materia en muchas áreas, entre las que se incluyen:

Aplicaciones espaciales ^[5] donde se utiliza para estudiar las interacciones entre el entorno de radiación espacial natural y el hardware espacial o los astronautas;
Efectos de la radiación en microelectrónica donde se modelan los efectos ionizantes sobre dispositivos semiconductores.
Física nuclear

Véase también

CLHEP y FreeHEP, bibliotecas para física de altas energías.
Códigos de física de aceleradores para el modelado de partículas cargadas en el resto de un acelerador.

Referencias

^ ab Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.; Apostolakis, J.; Araujo, H.; Arce, P.; Asai, M.; Axen, D.; Banerjee, S.; Barrand, G.; Behner, F.; Bellagamba, L.; Boudreau, J.; Broglia, L.; Brunengo, A.; et al. (2003). "Geant4—a simulation toolkit". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A: Aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 506 (3): 250. Bibcode :2003NIMPA.506..250A. doi :10.1016/S0168-9002(03)01368-8.
^ Allison, J.; Amako, K.; Apostolakis, J.; Arce, P.; Asai, M.; Aso, T.; Bagli, E.; Bagulya, A.; Banerjee, S.; Barrand, G.; Beck, BR; Bogdanov, AG; Brandt, D.; Marrón, JMC; Burkhardt, H.; Canal, Ph.; Cano-Ott, D.; Chauvie, S.; Cho, K.; Cirrón, GAP; Cooperman, G.; Cortés-Giraldo, MA; Cosmo, G.; Cuttone, G.; Depaola, G.; Desorgher, L.; Dong, X.; Dotti, A.; Elvira, VD; Folger, G.; Francisco, Z.; Galoyan, A.; Garnier, L.; Gayer, M.; Genser, KL; Grichine, VM; Guatelli, S.; Guèye, P.; Gumplinger, P.; Howard, AS; Hřivnáčová, I.; Hwang, S.; Incerti, S.; Ivánchenko, A.; Ivanchenko, VN; Jones, FW; junio, SY; Kaitaniemi, P.; Karakatsanis, N.; Karamitros, M.; Kelsey, M.; Kimura, A.; Koi, T.; Kurashige, H.; Lechner, A.; Lee, SB; Longo, F.; Maire, M.; Mancusi, D.; Mantero, A.; Mendoza, E.; Morgan, B.; Murakami, K.; Nikitina, T.; Pandola, L.; Paprocki, P.; Perl, J.; Petrovic, I.; Pía, MG; Pokorski, W.; Quesada, JM; Raine, M.; Reis, MA; Ribón, A.; Ristić Fira, A.; Romano, F.; Russo, G.; Santin, G.; Sasaki, T.; Sawkey, D.; Shin, JI; Strakovsky, II; Taborda, A.; Tanaka, S.; Tomé , B.; Toshito, T.; Tran, H.N.; Truscott, PR; Urban, L.; Uzhinsky, V.; Verbeke, J.M.; Verderi, M.; Wendt, BL; Wenzel, H.; Wright, DH; Wright , DM; Yamashita, T.; Yarba, J.; Yoshida, H. (2016). "Desarrollos recientes en G eant 4". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A: Aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 835 : 186–225. Código Bibliográfico :2016NIMPA.835..186A. doi : 10.1016/j.nima.2016.06.125 . ISSN 0168-9002.
^ ab Allison, J.; Amako, K.; Apostolakis, J.; Araujo, H.; Arce Dubois, P.; Asai, M.; Barrand, G.; Capra, R.; Chauvie, S.; Chytracek, R.; Cirrone, GAP; Cooperman, G.; Cosmo, G.; Cuttone, G.; Daquino, GG; et al. (2006). "Desarrollos y aplicaciones de Geant4" (PDF) . IEEE Transactions on Nuclear Science . 53 (1): 270–278. Bibcode :2006ITNS...53..270A. doi :10.1109/TNS.2006.869826. hdl : 2047/d20000660 .
^ ab Allison, J.; Amako, K.; Apostolakis, J.; Arce, P.; Asai, M.; Aso, T.; Bagli, E.; Bagulya, A.; Banerjee, S.; Barrand, G.; Beck, BR; Bogdanov, AG; Brandt, D.; Brown, JMC; Burkhardt, H.; et al. (2016). "Desarrollos recientes en Geant4". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A: Aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 835 : 186–225. Bibcode :2016NIMPA.835..186A. doi : 10.1016/j.nima.2016.06.125 .
^ http://geant4.esa.int

Enlaces externos

Sitio web oficial

[geant4-1] Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.; Apostolakis, J.; Araujo, H.; Arce, P.; Asai, M.; Axen, D.; Banerjee, S.; Barrand, G.; Behner, F.; Bellagamba, L.; Boudreau, J.; Broglia, L.; Brunengo, A.; et al. (2003). "Geant4—a simulation toolkit". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A: Aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 506 (3): 250. Bibcode :2003NIMPA.506..250A. doi :10.1016/S0168-9002(03)01368-8.

[AllisonAmako2016-2] Allison, J.; Amako, K.; Apostolakis, J.; Arce, P.; Asai, M.; Aso, T.; Bagli, E.; Bagulya, A.; Banerjee, S.; Barrand, G.; Beck, BR; Bogdanov, AG; Brandt, D.; Marrón, JMC; Burkhardt, H.; Canal, Ph.; Cano-Ott, D.; Chauvie, S.; Cho, K.; Cirrón, GAP; Cooperman, G.; Cortés-Giraldo, MA; Cosmo, G.; Cuttone, G.; Depaola, G.; Desorgher, L.; Dong, X.; Dotti, A.; Elvira, VD; Folger, G.; Francisco, Z.; Galoyan, A.; Garnier, L.; Gayer, M.; Genser, KL; Grichine, VM; Guatelli, S.; Guèye, P.; Gumplinger, P.; Howard, AS; Hřivnáčová, I.; Hwang, S.; Incerti, S.; Ivánchenko, A.; Ivanchenko, VN; Jones, FW; junio, SY; Kaitaniemi, P.; Karakatsanis, N.; Karamitros, M.; Kelsey, M.; Kimura, A.; Koi, T.; Kurashige, H.; Lechner, A.; Lee, SB; Longo, F.; Maire, M.; Mancusi, D.; Mantero, A.; Mendoza, E.; Morgan, B.; Murakami, K.; Nikitina, T.; Pandola, L.; Paprocki, P.; Perl, J.; Petrovic, I.; Pía, MG; Pokorski, W.; Quesada, JM; Raine, M.; Reis, MA; Ribón, A.; Ristić Fira, A.; Romano, F.; Russo, G.; Santin, G.; Sasaki, T.; Sawkey, D.; Shin, JI; Strakovsky, II; Taborda, A.; Tanaka, S.; Tomé , B.; Toshito, T.; Tran, H.N.; Truscott, PR; Urban, L.; Uzhinsky, V.; Verbeke, J.M.; Verderi, M.; Wendt, BL; Wenzel, H.; Wright, DH; Wright , DM; Yamashita, T.; Yarba, J.; Yoshida, H. (2016). "Desarrollos recientes en G eant 4". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A: Aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 835 : 186–225. Código Bibliográfico :2016NIMPA.835..186A. doi : 10.1016/j.nima.2016.06.125 . ISSN 0168-9002.

[geant4-2-3] Allison, J.; Amako, K.; Apostolakis, J.; Araujo, H.; Arce Dubois, P.; Asai, M.; Barrand, G.; Capra, R.; Chauvie, S.; Chytracek, R.; Cirrone, GAP; Cooperman, G.; Cosmo, G.; Cuttone, G.; Daquino, GG; et al. (2006). "Desarrollos y aplicaciones de Geant4" (PDF) . IEEE Transactions on Nuclear Science . 53 (1): 270–278. Bibcode :2006ITNS...53..270A. doi :10.1109/TNS.2006.869826. hdl : 2047/d20000660 .

[geant4-3-4] Allison, J.; Amako, K.; Apostolakis, J.; Arce, P.; Asai, M.; Aso, T.; Bagli, E.; Bagulya, A.; Banerjee, S.; Barrand, G.; Beck, BR; Bogdanov, AG; Brandt, D.; Brown, JMC; Burkhardt, H.; et al. (2016). "Desarrollos recientes en Geant4". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A: Aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 835 : 186–225. Bibcode :2016NIMPA.835..186A. doi : 10.1016/j.nima.2016.06.125 .

[5] ttp://geant4.esa.int