source: trunk/source/processes/hadronic/models/low_energy/src/G4LEAntiProtonInelastic.cc @ 1337

Last change on this file since 1337 was 1337, checked in by garnier, 14 years ago

tag geant4.9.4 beta 1 + modifs locales
File size: 19.0 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// $Id: G4LEAntiProtonInelastic.cc,v 1.15 2007/02/24 05:11:27 dennis Exp $
28// GEANT4 tag $Name: geant4-09-04-beta-01 $
29//
30 // Hadronic Process: AntiProton Inelastic Process
31 // J.L. Chuma, TRIUMF, 13-Feb-1997
32 // Last modified: 27-Mar-1997
33 // J.P. Wellisch: 23-Apr-97: Bug hunting
34 // Modified by J.L.Chuma 30-Apr-97: added originalTarget for CalculateMomenta
35 
36#include "G4LEAntiProtonInelastic.hh"
37#include "Randomize.hh"
38
39 G4HadFinalState *
40  G4LEAntiProtonInelastic::ApplyYourself( const G4HadProjectile &aTrack,
41                                          G4Nucleus &targetNucleus )
42  { 
43    const G4HadProjectile* originalIncident = &aTrack;
44
45    if (originalIncident->GetKineticEnergy() <= 0.1*MeV) {
46      theParticleChange.SetStatusChange(isAlive);
47      theParticleChange.SetEnergyChange(aTrack.GetKineticEnergy());
48      theParticleChange.SetMomentumChange(aTrack.Get4Momentum().vect().unit());
49      return &theParticleChange;
50    }
51
52    //
53    // create the target particle
54    //
55    G4DynamicParticle *originalTarget = targetNucleus.ReturnTargetParticle();
56   
57    if( verboseLevel > 1 )
58    {
59      const G4Material *targetMaterial = aTrack.GetMaterial();
60      G4cout << "G4LEAntiProtonInelastic::ApplyYourself called" << G4endl;
61      G4cout << "kinetic energy = " << originalIncident->GetKineticEnergy()/MeV << "MeV, ";
62      G4cout << "target material = " << targetMaterial->GetName() << ", ";
63      G4cout << "target particle = " << originalTarget->GetDefinition()->GetParticleName()
64           << G4endl;
65    }
66    //
67    // Fermi motion and evaporation
68    // As of Geant3, the Fermi energy calculation had not been Done
69    //
70    G4double ek = originalIncident->GetKineticEnergy()/MeV;
71    G4double amas = originalIncident->GetDefinition()->GetPDGMass()/MeV;
72    G4ReactionProduct modifiedOriginal;
73    modifiedOriginal = *originalIncident;
74   
75    G4double tkin = targetNucleus.Cinema( ek );
76    ek += tkin;
77    modifiedOriginal.SetKineticEnergy( ek*MeV );
78    G4double et = ek + amas;
79    G4double p = std::sqrt( std::abs((et-amas)*(et+amas)) );
80    G4double pp = modifiedOriginal.GetMomentum().mag()/MeV;
81    if( pp > 0.0 )
82    {
83      G4ThreeVector momentum = modifiedOriginal.GetMomentum();
84      modifiedOriginal.SetMomentum( momentum * (p/pp) );
85    }
86    //
87    // calculate black track energies
88    //
89    tkin = targetNucleus.EvaporationEffects( ek );
90    ek -= tkin;
91    modifiedOriginal.SetKineticEnergy( ek*MeV );
92    et = ek + amas;
93    p = std::sqrt( std::abs((et-amas)*(et+amas)) );
94    pp = modifiedOriginal.GetMomentum().mag()/MeV;
95    if( pp > 0.0 )
96    {
97      G4ThreeVector momentum = modifiedOriginal.GetMomentum();
98      modifiedOriginal.SetMomentum( momentum * (p/pp) );
99    }
100    G4ReactionProduct currentParticle = modifiedOriginal;
101    G4ReactionProduct targetParticle;
102    targetParticle = *originalTarget;
103    currentParticle.SetSide( 1 ); // incident always goes in forward hemisphere
104    targetParticle.SetSide( -1 );  // target always goes in backward hemisphere
105    G4bool incidentHasChanged = false;
106    G4bool targetHasChanged = false;
107    G4bool quasiElastic = false;
108    G4FastVector<G4ReactionProduct,GHADLISTSIZE> vec;  // vec will contain the secondary particles
109    G4int vecLen = 0;
110    vec.Initialize( 0 );
111   
112    const G4double cutOff = 0.1;
113    const G4double anni = std::min( 1.3*originalIncident->GetTotalMomentum()/GeV, 0.4 );
114   
115    if( (currentParticle.GetKineticEnergy()/MeV > cutOff) ||
116        (G4UniformRand() > anni) )
117      Cascade( vec, vecLen,
118               originalIncident, currentParticle, targetParticle,
119               incidentHasChanged, targetHasChanged, quasiElastic );
120    else
121      quasiElastic = true;
122   
123    CalculateMomenta( vec, vecLen,
124                      originalIncident, originalTarget, modifiedOriginal,
125                      targetNucleus, currentParticle, targetParticle,
126                      incidentHasChanged, targetHasChanged, quasiElastic );
127   
128    SetUpChange( vec, vecLen,
129                 currentParticle, targetParticle,
130                 incidentHasChanged );
131   
132    delete originalTarget;
133    return &theParticleChange;
134  }
135 
136 void
137  G4LEAntiProtonInelastic::Cascade(
138   G4FastVector<G4ReactionProduct,GHADLISTSIZE> &vec,
139   G4int& vecLen,
140   const G4HadProjectile *originalIncident,
141   G4ReactionProduct &currentParticle,
142   G4ReactionProduct &targetParticle,
143   G4bool &incidentHasChanged,
144   G4bool &targetHasChanged,
145   G4bool &quasiElastic )
146  {
147    // derived from original FORTRAN code CASPB by H. Fesefeldt (13-Sep-1987)
148    //
149    // AntiProton undergoes interaction with nucleon within a nucleus.  Check if it is
150    // energetically possible to produce pions/kaons.  In not, assume nuclear excitation
151    // occurs and input particle is degraded in energy. No other particles are produced.
152    // If reaction is possible, find the correct number of pions/protons/neutrons
153    // produced using an interpolation to multiplicity data.  Replace some pions or
154    // protons/neutrons by kaons or strange baryons according to the average
155    // multiplicity per Inelastic reaction.
156    //
157    const G4double mOriginal = originalIncident->GetDefinition()->GetPDGMass()/MeV;
158    const G4double etOriginal = originalIncident->GetTotalEnergy()/MeV;
159    const G4double pOriginal = originalIncident->GetTotalMomentum()/MeV;
160    const G4double targetMass = targetParticle.GetMass()/MeV;
161    G4double centerofmassEnergy = std::sqrt( mOriginal*mOriginal +
162                                        targetMass*targetMass +
163                                        2.0*targetMass*etOriginal );
164    G4double availableEnergy = centerofmassEnergy-(targetMass+mOriginal);
165   
166    static G4bool first = true;
167    const G4int numMul = 1200;
168    const G4int numMulA = 400;
169    const G4int numSec = 60;
170    static G4double protmul[numMul], protnorm[numSec]; // proton constants
171    static G4double neutmul[numMul], neutnorm[numSec]; // neutron constants
172    static G4double protmulA[numMulA], protnormA[numSec]; // proton constants
173    static G4double neutmulA[numMulA], neutnormA[numSec]; // neutron constants
174    // np = number of pi+, nm = number of pi-, nz = number of pi0
175    G4int counter, nt=0, np=0, nm=0, nz=0;
176    G4double test;
177    const G4double c = 1.25;   
178    const G4double b[] = { 0.7, 0.7 };
179    if( first )       // compute normalization constants, this will only be Done once
180    {
181      first = false;
182      G4int i;
183      for( i=0; i<numMul; ++i )protmul[i] = 0.0;
184      for( i=0; i<numSec; ++i )protnorm[i] = 0.0;
185      counter = -1;
186      for( np=0; np<(numSec/3); ++np )
187      {
188        for( nm=std::max(0,np-1); nm<=(np+1); ++nm )
189        {
190          for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
191          {
192            if( ++counter < numMul )
193            {
194              nt = np+nm+nz;
195              if( nt>0 && nt<=numSec )
196              {
197                protmul[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[0],c);
198                protnorm[nt-1] += protmul[counter];
199              }
200            }
201          }
202        }
203      }
204      for( i=0; i<numMul; ++i )neutmul[i] = 0.0;
205      for( i=0; i<numSec; ++i )neutnorm[i] = 0.0;
206      counter = -1;
207      for( np=0; np<numSec/3; ++np )
208      {
209        for( nm=np; nm<=(np+2); ++nm )
210        {
211          for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
212          {
213            if( ++counter < numMul )
214            {
215              nt = np+nm+nz;
216              if( (nt>0) && (nt<=numSec) )
217              {
218                neutmul[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[1],c);
219                neutnorm[nt-1] += neutmul[counter];
220              }
221            }
222          }
223        }
224      }
225      for( i=0; i<numSec; ++i )
226      {
227        if( protnorm[i] > 0.0 )protnorm[i] = 1.0/protnorm[i];
228        if( neutnorm[i] > 0.0 )neutnorm[i] = 1.0/neutnorm[i];
229      }
230      //
231      // do the same for annihilation channels
232      //
233      for( i=0; i<numMulA; ++i )protmulA[i] = 0.0;
234      for( i=0; i<numSec; ++i )protnormA[i] = 0.0;
235      counter = -1;
236      for( np=0; np<(numSec/3); ++np )
237      {
238        nm = np;
239        for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
240        {
241          if( ++counter < numMulA )
242          {
243            nt = np+nm+nz;
244            if( nt>1 && nt<=numSec )
245            {
246              protmulA[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[0],c);
247              protnormA[nt-1] += protmulA[counter];
248            }
249          }
250        }
251      }
252      for( i=0; i<numMulA; ++i )neutmulA[i] = 0.0;
253      for( i=0; i<numSec; ++i )neutnormA[i] = 0.0;
254      counter = -1;
255      for( np=0; np<numSec/3; ++np )
256      {
257        nm = np+1;
258        for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
259        {
260          if( ++counter < numMulA )
261          {
262            nt = np+nm+nz;
263            if( (nt>1) && (nt<=numSec) )
264            {
265              neutmulA[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[1],c);
266              neutnormA[nt-1] += neutmulA[counter];
267            }
268          }
269        }
270      }
271      for( i=0; i<numSec; ++i )
272      {
273        if( protnormA[i] > 0.0 )protnormA[i] = 1.0/protnormA[i];
274        if( neutnormA[i] > 0.0 )neutnormA[i] = 1.0/neutnormA[i];
275      }
276    }   // end of initialization
277    //
278    // initialization is OK
279    //
280    const G4double expxu = 82.;           // upper bound for arg. of exp
281    const G4double expxl = -expxu;        // lower bound for arg. of exp
282   
283    G4ParticleDefinition *aNeutron      = G4Neutron::Neutron();
284    G4ParticleDefinition *aProton       = G4Proton::Proton();
285    G4ParticleDefinition *anAntiNeutron = G4AntiNeutron::AntiNeutron();
286    G4ParticleDefinition *aPiPlus       = G4PionPlus::PionPlus();
287   
288    const G4double anhl[] = {1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,0.90,
289                             0.6,0.52,0.47,0.44,0.41,0.39,0.37,0.35,0.34,0.24,
290                             0.19,0.15,0.12,0.10,0.09,0.07,0.06,0.05,0.0};
291   
292    G4int iplab = G4int( pOriginal/GeV*10.0 );
293    if( iplab >  9 )iplab = G4int( pOriginal/GeV ) + 9;
294    if( iplab > 18 )iplab = G4int( pOriginal/GeV/10.0 ) + 18;
295    if( iplab > 27 )iplab = 28;
296    if( G4UniformRand() > anhl[iplab] )
297    {
298      if( availableEnergy <= aPiPlus->GetPDGMass()/MeV )
299      {
300        quasiElastic = true;
301        return;
302      }
303      G4int ieab = static_cast<G4int>(availableEnergy*5.0/GeV);
304      const G4double supp[] = {0.,0.4,0.55,0.65,0.75,0.82,0.86,0.90,0.94,0.98};
305      G4double w0, wp, wt, wm;
306      if( (availableEnergy < 2.0*GeV) && (G4UniformRand() >= supp[ieab]) )
307      {
308        //
309        // suppress high multiplicity events at low momentum
310        // only one pion will be produced
311        //
312        np = nm = nz = 0;
313        if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
314        {
315          test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(1.0+b[1])*(1.0+b[1])/(2.0*c*c) ) ) );
316          w0 = test;
317          wp = test;       
318          test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(-1.0+b[1])*(-1.0+b[1])/(2.0*c*c) ) ) );
319          wm = test;
320          wt = w0+wp+wm;
321          wp += w0;
322          G4double ran = G4UniformRand();
323          if( ran < w0/wt )
324            nz = 1;
325          else if( ran < wp/wt )
326            np = 1;
327          else
328            nm = 1;
329        }
330        else  // target is a neutron
331        {
332          test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(1.0+b[0])*(1.0+b[0])/(2.0*c*c) ) ) );
333          w0 = test;
334          test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(-1.0+b[0])*(-1.0+b[0])/(2.0*c*c) ) ) );
335          wm = test;
336          G4double ran = G4UniformRand();
337          if( ran < w0/(w0+wm) )
338            nz = 1;
339          else
340            nm = 1;
341        }
342      }
343      else   // (availableEnergy >= 2.0*GeV) || (random number < supp[ieab])
344      {
345        G4double n, anpn;
346        GetNormalizationConstant( availableEnergy, n, anpn );
347        G4double ran = G4UniformRand();
348        G4double dum, excs = 0.0;
349        if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
350        {
351          counter = -1;
352          for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
353          {
354            for( nm=std::max(0,np-1); nm<=(np+1) && ran>=excs; ++nm )
355            {
356              for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
357              {
358                if( ++counter < numMul )
359                {
360                  nt = np+nm+nz;
361                  if( (nt>0) && (nt<=numSec) )
362                  {
363                    test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
364                    dum = (pi/anpn)*nt*protmul[counter]*protnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
365                    if( std::fabs(dum) < 1.0 )
366                    {
367                      if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
368                    }
369                    else
370                      excs += dum*test;
371                  }
372                }
373              }
374            }
375          }
376          if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
377          {
378            quasiElastic = true;
379            return;
380          }
381        }
382        else  // target must be a neutron
383        {
384          counter = -1;
385          for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
386          {
387            for( nm=np; nm<=(np+2) && ran>=excs; ++nm )
388            {
389              for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
390              {
391                if( ++counter < numMul )
392                {
393                  nt = np+nm+nz;
394                  if( (nt>0) && (nt<=numSec) )
395                  {
396                    test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
397                    dum = (pi/anpn)*nt*neutmul[counter]*neutnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
398                    if( std::fabs(dum) < 1.0 )
399                    {
400                      if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
401                    }
402                    else
403                      excs += dum*test;
404                  }
405                }
406              }
407            }
408          }
409          if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
410          {
411            quasiElastic = true;
412            return;
413          }
414        }
415        np--; nm--; nz--;
416      }
417      if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
418      {
419        switch( np-nm )
420        {
421         case 0:
422           if( G4UniformRand() < 0.33 )
423           {
424             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiNeutron );
425             targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
426             incidentHasChanged = true;
427             targetHasChanged = true;
428           }
429           break;
430         case 1:
431           targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
432           targetHasChanged = true;
433           break;
434         default:
435           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiNeutron );
436           incidentHasChanged = true;
437           break;
438        }
439      }
440      else  // target must be a neutron
441      {
442        switch( np-nm )
443        {
444         case -1:
445           if( G4UniformRand() < 0.5 )
446           {
447             targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
448             targetHasChanged = true;
449           }
450           else
451           {
452             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiNeutron );
453             incidentHasChanged = true;
454           }
455           break;
456         case 0:
457           break;
458         default:
459           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiNeutron );
460           targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
461           incidentHasChanged = true;
462           targetHasChanged = true;
463           break;
464        }
465      }
466    }
467    else   //  random number <= anhl[iplab]
468    {
469      if( centerofmassEnergy <= 2*aPiPlus->GetPDGMass()/MeV )
470      {
471        quasiElastic = true;
472        return;
473      }
474      //
475      // annihilation channels
476      //
477      G4double n, anpn;
478      GetNormalizationConstant( -centerofmassEnergy, n, anpn );
479      G4double ran = G4UniformRand();
480      G4double dum, excs = 0.0;
481      if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
482      {
483        counter = -1;
484        for( np=0; (np<numSec/3) && (ran>=excs); ++np )
485        {
486          nm = np;
487          for( nz=0; (nz<numSec/3) && (ran>=excs); ++nz )
488          {
489            if( ++counter < numMulA )
490            {
491              nt = np+nm+nz;
492              if( (nt>1) && (nt<=numSec) )
493              {
494                test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
495                dum = (pi/anpn)*nt*protmulA[counter]*protnormA[nt-1]/(2.0*n*n);
496                if( std::abs(dum) < 1.0 )
497                {
498                  if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
499                }
500                else
501                  excs += dum*test;
502              }
503            }
504          }
505        }
506      }
507      else  // target must be a neutron
508      {
509        counter = -1;
510        for( np=0; (np<numSec/3) && (ran>=excs); ++np )
511        {
512          nm = np+1;
513          for( nz=0; (nz<numSec/3) && (ran>=excs); ++nz )
514          {
515            if( ++counter < numMulA )
516            {
517              nt = np+nm+nz;
518              if( (nt>1) && (nt<=numSec) )
519              {
520                test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
521                dum = (pi/anpn)*nt*neutmulA[counter]*neutnormA[nt-1]/(2.0*n*n);
522                if( std::fabs(dum) < 1.0 )
523                {
524                  if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
525                }
526                else
527                  excs += dum*test;
528              }
529            }
530          }
531        }
532      }
533      if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
534      {
535        quasiElastic = true;
536        return;
537      }
538      np--; nz--;
539      currentParticle.SetMass( 0.0 );
540      targetParticle.SetMass( 0.0 );
541    }
542    while(np+nm+nz<3) nz++;
543    SetUpPions( np, nm, nz, vec, vecLen );
544    return;
545  }
546
547 /* end of file */
548 
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.