source: trunk/source/processes/hadronic/cross_sections/src/G4HadronNucleonXsc.cc @ 1340

Last change on this file since 1340 was 1340, checked in by garnier, 14 years ago

update ti head
File size: 29.5 KB
Line 
1//
2// ********************************************************************
3// * License and Disclaimer                                           *
4// *                                                                  *
5// * The  Geant4 software  is  copyright of the Copyright Holders  of *
6// * the Geant4 Collaboration.  It is provided  under  the terms  and *
7// * conditions of the Geant4 Software License,  included in the file *
8// * LICENSE and available at  http://cern.ch/geant4/license .  These *
9// * include a list of copyright holders.                             *
10// *                                                                  *
11// * Neither the authors of this software system, nor their employing *
12// * institutes,nor the agencies providing financial support for this *
13// * work  make  any representation or  warranty, express or implied, *
14// * regarding  this  software system or assume any liability for its *
15// * use.  Please see the license in the file  LICENSE  and URL above *
16// * for the full disclaimer and the limitation of liability.         *
17// *                                                                  *
18// * This  code  implementation is the result of  the  scientific and *
19// * technical work of the GEANT4 collaboration.                      *
20// * By using,  copying,  modifying or  distributing the software (or *
21// * any work based  on the software)  you  agree  to acknowledge its *
22// * use  in  resulting  scientific  publications,  and indicate your *
23// * acceptance of all terms of the Geant4 Software license.          *
24// ********************************************************************
25//
26//
27// 14.03.07 V. Grichine - first implementation
28//
29
30#include "G4HadronNucleonXsc.hh"
31
32#include "G4ParticleTable.hh"
33#include "G4IonTable.hh"
34#include "G4ParticleDefinition.hh"
35#include "G4HadTmpUtil.hh"
36
37
38G4HadronNucleonXsc::G4HadronNucleonXsc() 
39: fUpperLimit( 10000 * GeV ),
40  fLowerLimit( 0.03 * MeV )
41{
42  theGamma    = G4Gamma::Gamma();
43  theProton   = G4Proton::Proton();
44  theNeutron  = G4Neutron::Neutron();
45  theAProton  = G4AntiProton::AntiProton();
46  theANeutron = G4AntiNeutron::AntiNeutron();
47  thePiPlus   = G4PionPlus::PionPlus();
48  thePiMinus  = G4PionMinus::PionMinus();
49  thePiZero   = G4PionZero::PionZero();
50  theKPlus    = G4KaonPlus::KaonPlus();
51  theKMinus   = G4KaonMinus::KaonMinus();
52  theK0S      = G4KaonZeroShort::KaonZeroShort();
53  theK0L      = G4KaonZeroLong::KaonZeroLong();
54  theL        = G4Lambda::Lambda();
55  theAntiL    = G4AntiLambda::AntiLambda();
56  theSPlus    = G4SigmaPlus::SigmaPlus();
57  theASPlus   = G4AntiSigmaPlus::AntiSigmaPlus();
58  theSMinus   = G4SigmaMinus::SigmaMinus();
59  theASMinus  = G4AntiSigmaMinus::AntiSigmaMinus();
60  theS0       = G4SigmaZero::SigmaZero();
61  theAS0      = G4AntiSigmaZero::AntiSigmaZero();
62  theXiMinus  = G4XiMinus::XiMinus();
63  theXi0      = G4XiZero::XiZero();
64  theAXiMinus = G4AntiXiMinus::AntiXiMinus();
65  theAXi0     = G4AntiXiZero::AntiXiZero();
66  theOmega    = G4OmegaMinus::OmegaMinus();
67  theAOmega   = G4AntiOmegaMinus::AntiOmegaMinus();
68  theD        = G4Deuteron::Deuteron();
69  theT        = G4Triton::Triton();
70  theA        = G4Alpha::Alpha();
71  theHe3      = G4He3::He3();
72}
73
74///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
75//
76//
77
78G4HadronNucleonXsc::~G4HadronNucleonXsc()
79{}
80
81
82////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
83//
84//
85
86
87G4bool
88G4HadronNucleonXsc::IsApplicable(const G4DynamicParticle* aDP, 
89                                 const G4Element* anElement)
90{
91  G4int Z = G4lrint(anElement->GetZ());
92  G4int A = G4lrint(anElement->GetN());
93  return IsIsoApplicable(aDP, Z, A);
94} 
95
96////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
97//
98
99G4bool
100G4HadronNucleonXsc::IsIsoApplicable(const G4DynamicParticle* aDP, 
101                                    G4int Z, G4int)
102{
103  G4bool applicable = false;
104  // G4int baryonNumber     = aDP->GetDefinition()->GetBaryonNumber();
105  G4double kineticEnergy = aDP->GetKineticEnergy();
106
107  const G4ParticleDefinition* theParticle = aDP->GetDefinition();
108 
109  if ( ( kineticEnergy  >= fLowerLimit &&
110         Z > 1 &&      // >=  He
111       ( theParticle == theAProton   ||
112         theParticle == theGamma     ||
113         theParticle == theKPlus     ||
114         theParticle == theKMinus    || 
115         theParticle == theSMinus)      )    || 
116
117       ( kineticEnergy  >= 0.1*fLowerLimit &&
118         Z > 1 &&      // >=  He
119       ( theParticle == theProton    ||
120         theParticle == theNeutron   ||   
121         theParticle == thePiPlus    ||
122         theParticle == thePiMinus       ) )    ) applicable = true;
123
124  return applicable;
125}
126
127
128/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
129//
130// Returns hadron-nucleon Xsc according to differnt parametrisations:
131// [2] E. Levin, hep-ph/9710546
132// [3] U. Dersch, et al, hep-ex/9910052
133// [4] M.J. Longo, et al, Phys.Rev.Lett. 33 (1974) 725
134
135G4double
136G4HadronNucleonXsc::GetHadronNucleonXscEL(const G4DynamicParticle* aParticle, 
137                                          const G4ParticleDefinition* nucleon )
138{
139  G4double xsection;
140
141
142  G4double targ_mass = 0.939*GeV;  // ~mean neutron and proton ???
143
144  G4double proj_mass     = aParticle->GetMass();
145  G4double proj_momentum = aParticle->GetMomentum().mag();
146  G4double sMand = CalcMandelstamS ( proj_mass , targ_mass , proj_momentum );
147
148  sMand /= GeV*GeV;  // in GeV for parametrisation
149  proj_momentum /= GeV;
150
151  const G4ParticleDefinition* theParticle = aParticle->GetDefinition();
152
153  G4bool pORn = (nucleon == theProton || nucleon == theNeutron  ); 
154 
155
156  if(theParticle == theGamma && pORn ) 
157  {
158    xsection = (0.0677*std::pow(sMand,0.0808) + 0.129*std::pow(sMand,-0.4525));
159  } 
160  else if(theParticle == theNeutron && pORn ) // as proton ???
161  {
162    xsection = (21.70*std::pow(sMand,0.0808) + 56.08*std::pow(sMand,-0.4525));
163  } 
164  else if(theParticle == theProton && pORn ) 
165  {
166    xsection = (21.70*std::pow(sMand,0.0808) + 56.08*std::pow(sMand,-0.4525));
167
168    // xsection = At*( 49.51*std::pow(sMand,-0.097) + 0.314*std::log(sMand)*std::log(sMand) );
169    // xsection = At*( 38.4 + 0.85*std::abs(std::pow(log(sMand),1.47)) );
170  } 
171  else if(theParticle == theAProton && pORn ) 
172  {
173    xsection = ( 21.70*std::pow(sMand,0.0808) + 98.39*std::pow(sMand,-0.4525));
174  } 
175  else if(theParticle == thePiPlus && pORn ) 
176  {
177    xsection = (13.63*std::pow(sMand,0.0808) + 27.56*std::pow(sMand,-0.4525));
178  } 
179  else if(theParticle == thePiMinus && pORn ) 
180  {
181    // xsection = At*( 55.2*std::pow(sMand,-0.255) + 0.346*std::log(sMand)*std::log(sMand) );
182    xsection = (13.63*std::pow(sMand,0.0808) + 36.02*std::pow(sMand,-0.4525));
183  } 
184  else if(theParticle == theKPlus && pORn ) 
185  {
186    xsection = (11.82*std::pow(sMand,0.0808) + 8.15*std::pow(sMand,-0.4525));
187  } 
188  else if(theParticle == theKMinus && pORn ) 
189  {
190    xsection = (11.82*std::pow(sMand,0.0808) + 26.36*std::pow(sMand,-0.4525));
191  }
192  else  // as proton ???
193  {
194    xsection = (21.70*std::pow(sMand,0.0808) + 56.08*std::pow(sMand,-0.4525));
195  }
196  xsection *= millibarn;
197
198  fTotalXsc     = xsection;
199  fInelasticXsc = 0.83*xsection;
200  fElasticXsc   = fTotalXsc - fInelasticXsc;
201  if (fElasticXsc < 0.)fElasticXsc = 0.;
202 
203  return xsection;
204}
205
206
207/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
208//
209// Returns hadron-nucleon Xsc according to PDG parametrisation (2005):
210// http://pdg.lbl.gov/2006/reviews/hadronicrpp.pdf
211//  At = number of nucleons,  Zt = number of protons
212
213G4double
214G4HadronNucleonXsc::GetHadronNucleonXscPDG(const G4DynamicParticle* aParticle, 
215                                           const G4ParticleDefinition* nucleon )
216{
217  G4double xsection(0);
218  G4int Zt=1, Nt=1, At=1;
219
220   G4double targ_mass = 0.939*GeV;  // ~mean neutron and proton ???
221
222  G4double proj_mass     = aParticle->GetMass(); 
223  G4double proj_momentum = aParticle->GetMomentum().mag();
224
225  G4double sMand = CalcMandelstamS ( proj_mass , targ_mass , proj_momentum );
226
227  sMand         /= GeV*GeV;  // in GeV for parametrisation
228
229  // General PDG fit constants
230
231  G4double s0   = 5.38*5.38; // in Gev^2
232  G4double eta1 = 0.458;
233  G4double eta2 = 0.458;
234  G4double B    = 0.308;
235
236  const G4ParticleDefinition* theParticle = aParticle->GetDefinition();
237
238  G4bool pORn = (nucleon == theProton || nucleon == theNeutron  ); 
239  G4bool proton = (nucleon == theProton);
240  G4bool neutron = (nucleon == theNeutron);
241 
242  if(theParticle == theNeutron) // proton-neutron fit
243  {
244    if ( proton )
245    {
246      xsection = Zt*( 35.80 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
247                 + 40.15*std::pow(sMand,-eta1) - 30.*std::pow(sMand,-eta2));// on p
248    }
249    if ( neutron )
250    {
251      xsection  = Nt*( 35.45 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
252                      + 42.53*std::pow(sMand,-eta1) - 33.34*std::pow(sMand,-eta2)); // on n pp for nn
253    }
254  } 
255  else if(theParticle == theProton) 
256  {
257    if ( proton )
258    {     
259      xsection  = Zt*( 35.45 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
260                          + 42.53*std::pow(sMand,-eta1) - 33.34*std::pow(sMand,-eta2));
261    }
262    if ( neutron )
263    {
264      xsection = Nt*( 35.80 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
265                          + 40.15*std::pow(sMand,-eta1) - 30.*std::pow(sMand,-eta2));
266    }
267  } 
268  else if(theParticle == theAProton) 
269  {
270    if ( proton )
271    {     
272      xsection  = Zt*( 35.45 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
273                          + 42.53*std::pow(sMand,-eta1) + 33.34*std::pow(sMand,-eta2));
274    }
275    if ( neutron )
276    {
277      xsection = Nt*( 35.80 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
278                          + 40.15*std::pow(sMand,-eta1) + 30.*std::pow(sMand,-eta2));
279    }
280  } 
281  else if(theParticle == thePiPlus && pORn ) 
282  {
283    xsection  = At*( 20.86 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
284                          + 19.24*std::pow(sMand,-eta1) - 6.03*std::pow(sMand,-eta2));
285  } 
286  else if(theParticle == thePiMinus && pORn ) 
287  {
288    xsection  = At*( 20.86 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
289                          + 19.24*std::pow(sMand,-eta1) + 6.03*std::pow(sMand,-eta2));
290  } 
291  else if(theParticle == theKPlus) 
292  {
293    if ( proton )
294    {     
295      xsection  = Zt*( 17.91 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
296                          + 7.14*std::pow(sMand,-eta1) - 13.45*std::pow(sMand,-eta2));
297    }
298    if ( neutron )
299    {
300      xsection = Nt*( 17.87 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
301                          + 5.17*std::pow(sMand,-eta1) - 7.23*std::pow(sMand,-eta2));
302    }
303  } 
304  else if(theParticle == theKMinus) 
305  {
306    if ( proton )
307    {     
308      xsection  = Zt*( 17.91 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
309                          + 7.14*std::pow(sMand,-eta1) + 13.45*std::pow(sMand,-eta2));
310    }
311    if ( neutron )
312    {
313      xsection = Nt*( 17.87 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
314                          + 5.17*std::pow(sMand,-eta1) + 7.23*std::pow(sMand,-eta2) );
315    }
316  }
317  else if(theParticle == theSMinus && pORn ) 
318  {
319    xsection  = At*( 35.20 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
320                          - 199.*std::pow(sMand,-eta1) + 264.*std::pow(sMand,-eta2) );
321  } 
322  else if(theParticle == theGamma && pORn ) // modify later on
323  {
324    xsection  = At*( 0.0 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
325                          + 0.032*std::pow(sMand,-eta1) - 0.0*std::pow(sMand,-eta2) );
326   
327  } 
328  else  // as proton ???
329  {
330    if ( proton )
331    {     
332      xsection  = Zt*( 35.45 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
333                       + 42.53*std::pow(sMand,-eta1) - 33.34*std::pow(sMand,-eta2) );
334    }
335    if ( neutron )
336    {
337      xsection = Nt*( 35.80 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
338                      + 40.15*std::pow(sMand,-eta1) - 30.*std::pow(sMand,-eta2));
339    }
340  } 
341  xsection *= millibarn; // parametrised in mb
342
343  fTotalXsc     = xsection;
344  fInelasticXsc = 0.83*xsection;
345  fElasticXsc   = fTotalXsc - fInelasticXsc;
346  if (fElasticXsc < 0.)fElasticXsc = 0.;
347
348  return xsection;
349}
350
351
352/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
353//
354// Returns hadron-nucleon cross-section based on N. Starkov parametrisation of
355// data from mainly http://wwwppds.ihep.su:8001/c5-6A.html database
356
357G4double
358G4HadronNucleonXsc::GetHadronNucleonXscNS(const G4DynamicParticle* aParticle, 
359                                          const G4ParticleDefinition* nucleon  )
360{
361  G4double xsection(0), Delta, A0, B0;
362  G4int Zt=1, Nt=1, At=1;
363  G4double hpXsc(0);
364  G4double hnXsc(0);
365
366
367  G4double targ_mass = 0.939*GeV;  // ~mean neutron and proton ???
368
369  G4double proj_mass     = aParticle->GetMass();
370  G4double proj_energy   = aParticle->GetTotalEnergy(); 
371  G4double proj_momentum = aParticle->GetMomentum().mag();
372
373  G4double sMand = CalcMandelstamS ( proj_mass , targ_mass , proj_momentum );
374
375  sMand         /= GeV*GeV;  // in GeV for parametrisation
376  proj_momentum /= GeV;
377  proj_energy   /= GeV;
378  proj_mass     /= GeV;
379
380  // General PDG fit constants
381
382  G4double s0   = 5.38*5.38; // in Gev^2
383  G4double eta1 = 0.458;
384  G4double eta2 = 0.458;
385  G4double B    = 0.308;
386
387
388  const G4ParticleDefinition* theParticle = aParticle->GetDefinition();
389
390  G4bool pORn = (nucleon == theProton || nucleon == theNeutron  ); 
391  G4bool proton = (nucleon == theProton);
392  G4bool neutron = (nucleon == theNeutron);
393
394  if( theParticle == theNeutron && pORn) 
395  {
396    if( proj_momentum >= 10.)
397    // if( proj_momentum >= 2.)
398    {
399      Delta = 1.;
400
401      if( proj_energy < 40. ) Delta = 0.916+0.0021*proj_energy;
402
403      if(proj_momentum >= 10.)
404      {
405        B0 = 7.5;
406        A0 = 100. - B0*std::log(3.0e7);
407
408        xsection = A0 + B0*std::log(proj_energy) - 11
409                  + 103*std::pow(2*0.93827*proj_energy + proj_mass*proj_mass+
410                     0.93827*0.93827,-0.165);        //  mb
411      }
412      fTotalXsc = xsection;
413    }
414    else
415    {
416      // nn to be pp
417
418      if(neutron)
419      {
420        if( proj_momentum < 0.73 )
421        {
422          hnXsc = 23 + 50*( std::pow( std::log(0.73/proj_momentum), 3.5 ) );
423        }
424        else if( proj_momentum < 1.05  )
425        {
426          hnXsc = 23 + 40*(std::log(proj_momentum/0.73))*
427                         (std::log(proj_momentum/0.73));
428        }
429        else  // if( proj_momentum < 10.  )
430        {
431          hnXsc = 39.0+
432              75*(proj_momentum - 1.2)/(std::pow(proj_momentum,3.0) + 0.15);
433        }
434        fTotalXsc = hnXsc;
435      }
436      // pn to be np
437
438      if(proton)
439      {
440        if( proj_momentum < 0.8 )
441        {
442          hpXsc = 33+30*std::pow(std::log(proj_momentum/1.3),4.0);
443        }     
444        else if( proj_momentum < 1.4 )
445        {
446          hpXsc = 33+30*std::pow(std::log(proj_momentum/0.95),2.0);
447        }
448        else    // if( proj_momentum < 10.  )
449        {
450          hpXsc = 33.3+
451              20.8*(std::pow(proj_momentum,2.0)-1.35)/
452                 (std::pow(proj_momentum,2.50)+0.95);
453        }
454        fTotalXsc = hpXsc;
455      }
456      // xsection = hpXsc*Zt + hnXsc*Nt;
457    }
458  } 
459  else if(theParticle == theProton && pORn) 
460  {
461    if( proj_momentum >= 10.)
462    // if( proj_momentum >= 2.)
463    {
464      Delta = 1.;
465
466      if( proj_energy < 40. ) Delta = 0.916+0.0021*proj_energy;
467
468      if(proj_momentum >= 10.)
469      {
470        B0 = 7.5;
471        A0 = 100. - B0*std::log(3.0e7);
472
473        xsection = A0 + B0*std::log(proj_energy) - 11
474                  + 103*std::pow(2*0.93827*proj_energy + proj_mass*proj_mass+
475                     0.93827*0.93827,-0.165);        //  mb
476      }
477      fTotalXsc = xsection;
478    }
479    else
480    {
481      // pp
482
483      if(proton)
484      {
485        if( proj_momentum < 0.73 )
486        {
487          hpXsc = 23 + 50*( std::pow( std::log(0.73/proj_momentum), 3.5 ) );
488        }
489        else if( proj_momentum < 1.05  )
490        {
491          hpXsc = 23 + 40*(std::log(proj_momentum/0.73))*
492                         (std::log(proj_momentum/0.73));
493        }
494        else    // if( proj_momentum < 10.  )
495        {
496           hpXsc = 39.0+
497              75*(proj_momentum - 1.2)/(std::pow(proj_momentum,3.0) + 0.15);
498        }
499        fTotalXsc = hpXsc;
500      }
501      // pn to be np
502
503      if(neutron)
504      {
505        if( proj_momentum < 0.8 )
506        {
507          hnXsc = 33+30*std::pow(std::log(proj_momentum/1.3),4.0);
508        }     
509        else if( proj_momentum < 1.4 )
510        {
511          hnXsc = 33+30*std::pow(std::log(proj_momentum/0.95),2.0);
512        }
513        else   // if( proj_momentum < 10.  )
514        {
515          hnXsc = 33.3+
516              20.8*(std::pow(proj_momentum,2.0)-1.35)/
517                 (std::pow(proj_momentum,2.50)+0.95);
518        }
519        fTotalXsc = hnXsc;
520      }
521      // xsection = hpXsc*Zt + hnXsc*Nt;
522      // xsection = hpXsc*(Zt + Nt);
523      // xsection = hnXsc*(Zt + Nt);
524    }   
525    // xsection *= 0.95;
526  } 
527  else if(theParticle == theAProton && pORn) 
528  {
529    if(proton)
530    {
531      xsection  = Zt*( 35.45 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
532                          + 42.53*std::pow(sMand,-eta1) + 33.34*std::pow(sMand,-eta2));
533    }
534    if(proton)
535    {
536      xsection = Nt*( 35.80 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
537                          + 40.15*std::pow(sMand,-eta1) + 30.*std::pow(sMand,-eta2));
538    }
539    fTotalXsc = xsection;
540  } 
541  else if(theParticle == thePiPlus && pORn) 
542  {
543    if(proton)
544    {
545      if(proj_momentum < 0.4)
546      {
547        G4double Ex3 = 180*std::exp(-(proj_momentum-0.29)*(proj_momentum-0.29)/0.085/0.085);
548        hpXsc      = Ex3+20.0;
549      }
550      else if(proj_momentum < 1.15)
551      {
552        G4double Ex4 = 88*(std::log(proj_momentum/0.75))*(std::log(proj_momentum/0.75));
553        hpXsc = Ex4+14.0;
554      }
555      else if(proj_momentum < 3.5)
556      {
557        G4double Ex1 = 3.2*std::exp(-(proj_momentum-2.55)*(proj_momentum-2.55)/0.55/0.55);
558        G4double Ex2 = 12*std::exp(-(proj_momentum-1.47)*(proj_momentum-1.47)/0.225/0.225);
559        hpXsc = Ex1+Ex2+27.5;
560      }
561      else //  if(proj_momentum > 3.5) // mb
562      {
563        hpXsc = 10.6+2.*std::log(proj_energy)+25*std::pow(proj_energy,-0.43);
564      }
565      fTotalXsc = hpXsc;
566    }   
567
568// pi+n = pi-p??
569
570    if(neutron)
571    {
572      if(proj_momentum < 0.37)
573      {
574        hnXsc = 28.0 + 40*std::exp(-(proj_momentum-0.29)*(proj_momentum-0.29)/0.07/0.07);
575      }
576      else if(proj_momentum<0.65)
577      {
578        hnXsc = 26+110*(std::log(proj_momentum/0.48))*(std::log(proj_momentum/0.48));
579      }
580      else if(proj_momentum<1.3)
581      {
582        hnXsc = 36.1+
583                10*std::exp(-(proj_momentum-0.72)*(proj_momentum-0.72)/0.06/0.06)+
584                24*std::exp(-(proj_momentum-1.015)*(proj_momentum-1.015)/0.075/0.075);
585      }
586      else if(proj_momentum<3.0)
587      {
588        hnXsc = 36.1+0.079-4.313*std::log(proj_momentum)+
589                3*std::exp(-(proj_momentum-2.1)*(proj_momentum-2.1)/0.4/0.4)+
590                1.5*std::exp(-(proj_momentum-1.4)*(proj_momentum-1.4)/0.12/0.12);
591      }
592      else   // mb
593      {
594        hnXsc = 10.6+2*std::log(proj_energy)+30*std::pow(proj_energy,-0.43); 
595      }
596      fTotalXsc = hnXsc;
597    }
598    // xsection = hpXsc*Zt + hnXsc*Nt;
599  } 
600  else if(theParticle == thePiMinus && pORn) 
601  {
602    // pi-n = pi+p??
603
604    if(neutron)
605    {
606      if(proj_momentum < 0.4)
607      {
608        G4double Ex3 = 180*std::exp(-(proj_momentum-0.29)*(proj_momentum-0.29)/0.085/0.085);
609        hnXsc      = Ex3+20.0;
610      }
611      else if(proj_momentum < 1.15)
612      {
613        G4double Ex4 = 88*(std::log(proj_momentum/0.75))*(std::log(proj_momentum/0.75));
614        hnXsc = Ex4+14.0;
615      }
616      else if(proj_momentum < 3.5)
617      {
618        G4double Ex1 = 3.2*std::exp(-(proj_momentum-2.55)*(proj_momentum-2.55)/0.55/0.55);
619        G4double Ex2 = 12*std::exp(-(proj_momentum-1.47)*(proj_momentum-1.47)/0.225/0.225);
620        hnXsc = Ex1+Ex2+27.5;
621      }
622      else //  if(proj_momentum > 3.5) // mb
623      {
624      hnXsc = 10.6+2.*std::log(proj_energy)+25*std::pow(proj_energy,-0.43);
625      }
626      fTotalXsc = hnXsc;
627    }
628    // pi-p
629
630    if(proton)
631    {
632      if(proj_momentum < 0.37)
633      {
634        hpXsc = 28.0 + 40*std::exp(-(proj_momentum-0.29)*(proj_momentum-0.29)/0.07/0.07);
635      }
636      else if(proj_momentum<0.65)
637      {
638        hpXsc = 26+110*(std::log(proj_momentum/0.48))*(std::log(proj_momentum/0.48));
639      }
640      else if(proj_momentum<1.3)
641      {
642        hpXsc = 36.1+
643                10*std::exp(-(proj_momentum-0.72)*(proj_momentum-0.72)/0.06/0.06)+
644                24*std::exp(-(proj_momentum-1.015)*(proj_momentum-1.015)/0.075/0.075);
645      }
646      else if(proj_momentum<3.0)
647      {
648        hpXsc = 36.1+0.079-4.313*std::log(proj_momentum)+
649                3*std::exp(-(proj_momentum-2.1)*(proj_momentum-2.1)/0.4/0.4)+
650                1.5*std::exp(-(proj_momentum-1.4)*(proj_momentum-1.4)/0.12/0.12);
651      }
652      else   // mb
653      {
654        hpXsc = 10.6+2*std::log(proj_energy)+30*std::pow(proj_energy,-0.43); 
655      }
656      fTotalXsc = hpXsc;
657    }
658    // xsection = hpXsc*Zt + hnXsc*Nt;
659  } 
660  else if(theParticle == theKPlus && pORn) 
661  {
662    if(proton)
663    {
664      xsection  = Zt*( 17.91 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
665                          + 7.14*std::pow(sMand,-eta1) - 13.45*std::pow(sMand,-eta2));
666    }
667    if(neutron)
668    {
669      xsection = Nt*( 17.87 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
670                          + 5.17*std::pow(sMand,-eta1) - 7.23*std::pow(sMand,-eta2));
671    }
672    fTotalXsc = xsection;
673  } 
674  else if(theParticle == theKMinus && pORn) 
675  {
676    if(proton)
677    {
678      xsection  = Zt*( 17.91 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
679                          + 7.14*std::pow(sMand,-eta1) + 13.45*std::pow(sMand,-eta2));
680    }
681    if(neutron)
682    {
683      xsection = Nt*( 17.87 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
684                          + 5.17*std::pow(sMand,-eta1) + 7.23*std::pow(sMand,-eta2));
685    }
686    fTotalXsc = xsection;
687  }
688  else if(theParticle == theSMinus && pORn) 
689  {
690    xsection  = At*( 35.20 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
691                          - 199.*std::pow(sMand,-eta1) + 264.*std::pow(sMand,-eta2));
692  } 
693  else if(theParticle == theGamma && pORn) // modify later on
694  {
695    xsection  = At*( 0.0 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
696                          + 0.032*std::pow(sMand,-eta1) - 0.0*std::pow(sMand,-eta2));
697    fTotalXsc = xsection;   
698  } 
699  else  // as proton ???
700  {
701    if(proton)
702    {
703      xsection  = Zt*( 35.45 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
704                          + 42.53*std::pow(sMand,-eta1) - 33.34*std::pow(sMand,-eta2));
705    }
706    if(neutron)
707    {
708      xsection += Nt*( 35.80 + B*std::pow(std::log(sMand/s0),2.) 
709                          + 40.15*std::pow(sMand,-eta1) - 30.*std::pow(sMand,-eta2));
710    }
711    fTotalXsc = xsection;
712  } 
713  fTotalXsc *= millibarn; // parametrised in mb
714  // xsection  *= millibarn; // parametrised in mb
715
716  fInelasticXsc = 0.83*fTotalXsc;
717  fElasticXsc   = fTotalXsc - fInelasticXsc;
718  if (fElasticXsc < 0.)fElasticXsc = 0.;
719
720  return fTotalXsc;
721}
722
723/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
724//
725// Returns hadron-nucleon cross-section based on V. Uzjinsky parametrisation of
726// data from G4FTFCrossSection class
727
728G4double
729G4HadronNucleonXsc::GetHadronNucleonXscVU(const G4DynamicParticle* aParticle, 
730                                          const G4ParticleDefinition* nucleon  )
731{
732  G4int PDGcode = aParticle->GetDefinition()->GetPDGEncoding();
733  G4int absPDGcode = std::abs(PDGcode);
734  G4double Elab = aParticle->GetTotalEnergy();             
735                          // (s - 2*0.88*GeV*GeV)/(2*0.939*GeV)/GeV;
736  G4double Plab = aParticle->GetMomentum().mag();           
737                          // std::sqrt(Elab * Elab - 0.88);
738
739  Elab /= GeV;
740  Plab /= GeV;
741
742  G4double LogPlab = std::log( Plab );
743  G4double sqrLogPlab = LogPlab * LogPlab;
744
745  G4bool pORn = (nucleon == theProton || nucleon == theNeutron  ); 
746  G4bool proton = (nucleon == theProton);
747  G4bool neutron = (nucleon == theNeutron);
748
749   
750  if( absPDGcode > 1000 && pORn )  //------Projectile is baryon -
751  {
752    if(proton)
753    {
754      fTotalXsc   = 48.0 +  0. *std::pow(Plab, 0.  ) + 0.522*sqrLogPlab - 4.51*LogPlab;
755      fElasticXsc = 11.9 + 26.9*std::pow(Plab,-1.21) + 0.169*sqrLogPlab - 1.85*LogPlab;
756    }
757    if(neutron)
758    {   
759      fTotalXsc   = 47.3 +  0. *std::pow(Plab, 0.  ) + 0.513*sqrLogPlab - 4.27*LogPlab;
760      fElasticXsc = 11.9 + 26.9*std::pow(Plab,-1.21) + 0.169*sqrLogPlab - 1.85*LogPlab;
761    }
762  }
763  else if( PDGcode ==  211  && pORn )  //------Projectile is PionPlus ----
764  {
765    if(proton)
766    {
767      fTotalXsc  = 16.4 + 19.3 *std::pow(Plab,-0.42) + 0.19 *sqrLogPlab - 0.0 *LogPlab;
768      fElasticXsc =  0.0 + 11.4*std::pow(Plab,-0.40) + 0.079*sqrLogPlab - 0.0 *LogPlab;
769    }
770    if(neutron)
771    {   
772      fTotalXsc   =  33.0 + 14.0 *std::pow(Plab,-1.36) + 0.456*sqrLogPlab - 4.03*LogPlab;
773      fElasticXsc = 1.76 + 11.2*std::pow(Plab,-0.64) + 0.043*sqrLogPlab - 0.0 *LogPlab;
774    }
775  }
776  else if( PDGcode == -211  && pORn )  //------Projectile is PionMinus ----
777  {
778    if(proton)
779    {
780      fTotalXsc   = 33.0 + 14.0 *std::pow(Plab,-1.36) + 0.456*sqrLogPlab - 4.03*LogPlab;
781      fElasticXsc = 1.76 + 11.2*std::pow(Plab,-0.64) + 0.043*sqrLogPlab - 0.0 *LogPlab;
782    }
783    if(neutron)
784    {   
785      fTotalXsc   = 16.4 + 19.3 *std::pow(Plab,-0.42) + 0.19 *sqrLogPlab - 0.0 *LogPlab;
786      fElasticXsc =  0.0 + 11.4*std::pow(Plab,-0.40) + 0.079*sqrLogPlab - 0.0 *LogPlab;
787    }
788  }
789  else if( PDGcode ==  111  && pORn )  //------Projectile is PionZero  --
790  {
791    if(proton)
792    {
793      fTotalXsc   = (16.4 + 19.3 *std::pow(Plab,-0.42) + 0.19 *sqrLogPlab - 0.0 *LogPlab +   //Pi+
794                        33.0 + 14.0 *std::pow(Plab,-1.36) + 0.456*sqrLogPlab - 4.03*LogPlab)/2; //Pi-
795
796      fElasticXsc = ( 0.0 + 11.4*std::pow(Plab,-0.40) + 0.079*sqrLogPlab - 0.0 *LogPlab +    //Pi+
797                         1.76 + 11.2*std::pow(Plab,-0.64) + 0.043*sqrLogPlab - 0.0 *LogPlab)/2; //Pi-
798
799    }
800    if(neutron)
801    {   
802      fTotalXsc   = (33.0 + 14.0 *std::pow(Plab,-1.36) + 0.456*sqrLogPlab - 4.03*LogPlab +   //Pi+
803                        16.4 + 19.3 *std::pow(Plab,-0.42) + 0.19 *sqrLogPlab - 0.0 *LogPlab)/2; //Pi-
804      fElasticXsc = ( 1.76 + 11.2*std::pow(Plab,-0.64) + 0.043*sqrLogPlab - 0.0 *LogPlab +   //Pi+
805                         0.0  + 11.4*std::pow(Plab,-0.40) + 0.079*sqrLogPlab - 0.0 *LogPlab)/2; //Pi-
806    }
807  }
808  else if( PDGcode == 321  && pORn )    //------Projectile is KaonPlus --
809  {
810    if(proton)
811    {
812      fTotalXsc   = 18.1 +  0. *std::pow(Plab, 0.  ) + 0.26 *sqrLogPlab - 1.0 *LogPlab;
813      fElasticXsc =  5.0 +  8.1*std::pow(Plab,-1.8 ) + 0.16 *sqrLogPlab - 1.3 *LogPlab;
814    }
815    if(neutron)
816    {   
817      fTotalXsc   = 18.7 +  0. *std::pow(Plab, 0.  ) + 0.21 *sqrLogPlab - 0.89*LogPlab;
818      fElasticXsc =  7.3 +  0. *std::pow(Plab,-0.  ) + 0.29 *sqrLogPlab - 2.4 *LogPlab;
819    }
820  }
821  else if( PDGcode ==-321  && pORn )  //------Projectile is KaonMinus ----
822  {
823    if(proton)
824    {
825      fTotalXsc   = 32.1 +  0. *std::pow(Plab, 0.  ) + 0.66*sqrLogPlab - 5.6*LogPlab;
826      fElasticXsc =  7.3 +  0. *std::pow(Plab,-0.  ) + 0.29*sqrLogPlab - 2.4*LogPlab;
827    }
828    if(neutron)
829    {   
830      fTotalXsc   = 25.2 +  0. *std::pow(Plab, 0.  ) + 0.38*sqrLogPlab - 2.9*LogPlab;
831      fElasticXsc =  5.0 +  8.1*std::pow(Plab,-1.8 ) + 0.16*sqrLogPlab - 1.3*LogPlab;
832    }
833  }
834  else if( PDGcode == 311  && pORn )  //------Projectile is KaonZero -----
835  {
836    if(proton)
837    {
838      fTotalXsc   = ( 18.1 +  0. *std::pow(Plab, 0.  ) + 0.26 *sqrLogPlab - 1.0 *LogPlab +   //K+
839                        32.1 +  0. *std::pow(Plab, 0.  ) + 0.66 *sqrLogPlab - 5.6 *LogPlab)/2; //K-
840      fElasticXsc = (  5.0 +  8.1*std::pow(Plab,-1.8 ) + 0.16 *sqrLogPlab - 1.3 *LogPlab +   //K+
841                         7.3 +  0. *std::pow(Plab,-0.  ) + 0.29 *sqrLogPlab - 2.4 *LogPlab)/2; //K-
842    }
843    if(neutron)
844    {   
845      fTotalXsc   = ( 18.7 +  0. *std::pow(Plab, 0.  ) + 0.21 *sqrLogPlab - 0.89*LogPlab +   //K+
846                         25.2 +  0. *std::pow(Plab, 0.  ) + 0.38 *sqrLogPlab - 2.9 *LogPlab)/2; //K-
847      fElasticXsc = (  7.3 +  0. *std::pow(Plab,-0.  ) + 0.29 *sqrLogPlab - 2.4 *LogPlab +   //K+
848                         5.0 +  8.1*std::pow(Plab,-1.8 ) + 0.16 *sqrLogPlab - 1.3 *LogPlab)/2; //K-
849    }
850  }
851  else  //------Projectile is undefined, Nucleon assumed
852  {
853    if(proton)
854    {
855      fTotalXsc   = 48.0 +  0. *std::pow(Plab, 0.  ) + 0.522*sqrLogPlab - 4.51*LogPlab;
856      fElasticXsc = 11.9 + 26.9*std::pow(Plab,-1.21) + 0.169*sqrLogPlab - 1.85*LogPlab;
857    }
858    if(neutron)
859    {   
860      fTotalXsc   = 47.3 +  0. *std::pow(Plab, 0.  ) + 0.513*sqrLogPlab - 4.27*LogPlab;
861      fElasticXsc = 11.9 + 26.9*std::pow(Plab,-1.21) + 0.169*sqrLogPlab - 1.85*LogPlab;
862    }
863  }
864  fTotalXsc   *= millibarn;
865  fElasticXsc *= millibarn;
866  fInelasticXsc   = fTotalXsc - fElasticXsc;
867  if (fInelasticXsc < 0.) fInelasticXsc = 0.;
868
869  return fTotalXsc;   
870}
871
872////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
873//
874//
875
876G4double G4HadronNucleonXsc::CalculateEcmValue( const G4double mp , 
877                                                const G4double mt , 
878                                                const G4double Plab )
879{
880  G4double Elab = std::sqrt ( mp * mp + Plab * Plab );
881  G4double Ecm  = std::sqrt ( mp * mp + mt * mt + 2 * Elab * mt );
882  // G4double Pcm  = Plab * mt / Ecm;
883  // G4double KEcm = std::sqrt ( Pcm * Pcm + mp * mp ) - mp;
884
885  return Ecm ; // KEcm;
886}
887
888
889////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
890//
891//
892
893G4double G4HadronNucleonXsc::CalcMandelstamS( const G4double mp , 
894                                                       const G4double mt , 
895                                                       const G4double Plab )
896{
897  G4double Elab = std::sqrt ( mp * mp + Plab * Plab );
898  G4double sMand  = mp*mp + mt*mt + 2*Elab*mt ;
899
900  return sMand;
901}
902
903
904//
905//
906///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.