Geant4

Geant4 ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} (por 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 kits de herramientas de software GEANT desarrollados 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 Collaboration. Las áreas de aplicación incluyen física de altas energías y experimentos nucleares , estudios de aceleradores y física espacial . ^{[ 3 ]} El software es utilizado por 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 (lanzada el 28 de junio de 2006), no existía ninguna licencia de software específica para su uso; Geant4 ahora se proporciona bajo la Licencia de Software de Geant4.

Características

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

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

La geometría consiste en un análisis de la disposición física del experimento, incluyendo detectores, absorbedores , etc., y en considerar cómo esta disposición afectará la trayectoria de las partículas en el experimento.
El seguimiento consiste en simular el paso de una partícula a través de la materia. Esto implica considerar posibles interacciones y procesos de desintegración .
La respuesta del detector consiste en registrar el momento en que una partícula atraviesa el volumen del detector y aproximar cómo respondería un detector real.
La gestión de ejecuciones consiste en registrar los detalles de cada ejecución (un conjunto de eventos ), así como en configurar el experimento con 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 aprovechar las funciones avanzadas de histogramas.

Desde la versión 10.0, Geant4 implementa multihilo , ^{[ 4 ]} utilizando almacenamiento local de hilos 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 altas energías utilizando Geant4.

BES III en BEPCII
BaBar y GLAST en SLAC
ATLAS , CMS y LHCb en el LHC , CERN
COMPASS en SPS , CERN
Borexino en el Laboratorio de Gran Sasso
DUNE , MINOS , Muon g-2 , MicroBooNE / MiniBooNE y Mu2e en Fermilab
Observatorio de Xenón Enriquecido (EXO)
SNO+
IceCube
T2K
CUORE
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 muy adecuado para el desarrollo de herramientas computacionales para analizar las interacciones de partículas con la materia en muchas áreas. Estas 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 la microelectrónica, donde se modelan los efectos ionizantes en 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

1 2 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: un conjunto de herramientas de simulación" . Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A: aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 506 (3): 250. Código Bib : 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.; Ruso, G.; Santín, G.; Sasaki, T.; Sawkey, D.; Shin, JI; Strakovsky, II; Taborda, A.; Tanaka, S.; Tomé, B.; Toshito, T.; Tran, HN; Truscott, PR; Urbano, L.; Uzhinsky, V.; Verbeke, JM; 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 . Bibcode : 2016NIMPA.835..186A . doi : 10.1016/j.nima.2016.06.125 . hdl : 11086/548499 . ISSN 0168-9002 .
^ Allison , J.; Amako, K.; Apostolakis, J.; Araujo, H.; Arce Dubois, P.; Asai, M.; Barrand, G.; Capra, R.; Chauvie, S.; Chytracek, R.; Cirrón, GAP; Cooperman, G.; Cosmo, G.; Cuttone, G.; Daquino, GG; et al. (2006). «Desarrollos y aplicaciones de Geant4» (PDF) . Transacciones IEEE sobre ciencia nuclear . 53 (1): 270– 278. Código bibliográfico : 2006ITNS...53..270A . doi : 10.1109/TNS.2006.869826 . hdl : 2047/d20000660 .
1 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.; Brown, JMC; Burkhardt, H.; et al. (2016). "Desarrollos recientes en Geant4" . Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment . 835 : 186–225 . Bibcode : 2016NIMPA.835..186A . doi : 10.1016/j.nima.2016.06.125 . hdl : 11086/548499 .
↑ http://geant4.esa.int

Enlaces externos

Sitio web oficial

[geant4-1] 1 2 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: un conjunto de herramientas de simulación" . Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A: aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 506 (3): 250. Código Bib : 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.; Ruso, G.; Santín, G.; Sasaki, T.; Sawkey, D.; Shin, JI; Strakovsky, II; Taborda, A.; Tanaka, S.; Tomé, B.; Toshito, T.; Tran, HN; Truscott, PR; Urbano, L.; Uzhinsky, V.; Verbeke, JM; 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 . Bibcode : 2016NIMPA.835..186A . doi : 10.1016/j.nima.2016.06.125 . hdl : 11086/548499 . 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.; Cirrón, GAP; Cooperman, G.; Cosmo, G.; Cuttone, G.; Daquino, GG; et al. (2006). «Desarrollos y aplicaciones de Geant4» (PDF) . Transacciones IEEE sobre ciencia nuclear . 53 (1): 270– 278. Código bibliográfico : 2006ITNS...53..270A . doi : 10.1109/TNS.2006.869826 . hdl : 2047/d20000660 .

[geant4-3-4] 1 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.; Brown, JMC; Burkhardt, H.; et al. (2016). "Desarrollos recientes en Geant4" . Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment . 835 : 186–225 . Bibcode : 2016NIMPA.835..186A . doi : 10.1016/j.nima.2016.06.125 . hdl : 11086/548499 .

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

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