source: trunk/source/processes/hadronic/models/low_energy/src/G4LESigmaPlusInelastic.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: 13.7 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: G4LESigmaPlusInelastic.cc,v 1.11 2006/06/29 20:45:19 gunter Exp $
28// GEANT4 tag $Name: geant4-09-04-beta-01 $
29//
30 // Hadronic Process: SigmaPlus Inelastic Process
31 // J.L. Chuma, TRIUMF, 19-Feb-1997
32 // Last modified: 27-Mar-1997
33 // Modified by J.L.Chuma 30-Apr-97: added originalTarget for CalculateMomenta
34 
35#include "G4LESigmaPlusInelastic.hh"
36#include "Randomize.hh"
37 
38 G4HadFinalState *
39  G4LESigmaPlusInelastic::ApplyYourself( const G4HadProjectile &aTrack,
40                                         G4Nucleus &targetNucleus )
41  {
42    const G4HadProjectile *originalIncident = &aTrack;
43    if (originalIncident->GetKineticEnergy()<= 0.1*MeV) 
44    {
45      theParticleChange.SetStatusChange(isAlive);
46      theParticleChange.SetEnergyChange(aTrack.GetKineticEnergy());
47      theParticleChange.SetMomentumChange(aTrack.Get4Momentum().vect().unit()); 
48      return &theParticleChange;     
49    }
50    //
51    // create the target particle
52    //
53    G4DynamicParticle *originalTarget = targetNucleus.ReturnTargetParticle();
54   
55    if( verboseLevel > 1 )
56    {
57      const G4Material *targetMaterial = aTrack.GetMaterial();
58      G4cout << "G4LESigmaPlusInelastic::ApplyYourself called" << G4endl;
59      G4cout << "kinetic energy = " << originalIncident->GetKineticEnergy()/MeV << "MeV, ";
60      G4cout << "target material = " << targetMaterial->GetName() << ", ";
61      G4cout << "target particle = " << originalTarget->GetDefinition()->GetParticleName()
62           << G4endl;
63    }
64    //
65    // Fermi motion and evaporation
66    // As of Geant3, the Fermi energy calculation had not been Done
67    //
68    G4double ek = originalIncident->GetKineticEnergy()/MeV;
69    G4double amas = originalIncident->GetDefinition()->GetPDGMass()/MeV;
70    G4ReactionProduct modifiedOriginal;
71    modifiedOriginal = *originalIncident;
72   
73    G4double tkin = targetNucleus.Cinema( ek );
74    ek += tkin;
75    modifiedOriginal.SetKineticEnergy( ek*MeV );
76    G4double et = ek + amas;
77    G4double p = std::sqrt( std::abs((et-amas)*(et+amas)) );
78    G4double pp = modifiedOriginal.GetMomentum().mag()/MeV;
79    if( pp > 0.0 )
80    {
81      G4ThreeVector momentum = modifiedOriginal.GetMomentum();
82      modifiedOriginal.SetMomentum( momentum * (p/pp) );
83    }
84    //
85    // calculate black track energies
86    //
87    tkin = targetNucleus.EvaporationEffects( ek );
88    ek -= tkin;
89    modifiedOriginal.SetKineticEnergy( ek*MeV );
90    et = ek + amas;
91    p = std::sqrt( std::abs((et-amas)*(et+amas)) );
92    pp = modifiedOriginal.GetMomentum().mag()/MeV;
93    if( pp > 0.0 )
94    {
95      G4ThreeVector momentum = modifiedOriginal.GetMomentum();
96      modifiedOriginal.SetMomentum( momentum * (p/pp) );
97    }
98    G4ReactionProduct currentParticle = modifiedOriginal;
99    G4ReactionProduct targetParticle;
100    targetParticle = *originalTarget;
101    currentParticle.SetSide( 1 ); // incident always goes in forward hemisphere
102    targetParticle.SetSide( -1 );  // target always goes in backward hemisphere
103    G4bool incidentHasChanged = false;
104    G4bool targetHasChanged = false;
105    G4bool quasiElastic = false;
106    G4FastVector<G4ReactionProduct,GHADLISTSIZE> vec;  // vec will contain the secondary particles
107    G4int vecLen = 0;
108    vec.Initialize( 0 );
109   
110    const G4double cutOff = 0.1;
111    if( currentParticle.GetKineticEnergy()/MeV > cutOff )
112      Cascade( vec, vecLen,
113               originalIncident, currentParticle, targetParticle,
114               incidentHasChanged, targetHasChanged, quasiElastic );
115   
116    CalculateMomenta( vec, vecLen,
117                      originalIncident, originalTarget, modifiedOriginal,
118                      targetNucleus, currentParticle, targetParticle,
119                      incidentHasChanged, targetHasChanged, quasiElastic );
120   
121    SetUpChange( vec, vecLen,
122                 currentParticle, targetParticle,
123                 incidentHasChanged );
124   
125    delete originalTarget;
126    return &theParticleChange;
127  }
128 
129 void
130  G4LESigmaPlusInelastic::Cascade(
131   G4FastVector<G4ReactionProduct,GHADLISTSIZE> &vec,
132   G4int& vecLen,
133   const G4HadProjectile *originalIncident,
134   G4ReactionProduct &currentParticle,
135   G4ReactionProduct &targetParticle,
136   G4bool &incidentHasChanged,
137   G4bool &targetHasChanged,
138   G4bool &quasiElastic )
139  {
140    // derived from original FORTRAN code CASSP by H. Fesefeldt (30-Nov-1987)
141    //
142    // SigmaPlus undergoes interaction with nucleon within a nucleus.  Check if it is
143    // energetically possible to produce pions/kaons.  In not, assume nuclear excitation
144    // occurs and input particle is degraded in energy. No other particles are produced.
145    // If reaction is possible, find the correct number of pions/protons/neutrons
146    // produced using an interpolation to multiplicity data.  Replace some pions or
147    // protons/neutrons by kaons or strange baryons according to the average
148    // multiplicity per inelastic reaction.
149    //
150    const G4double mOriginal = originalIncident->GetDefinition()->GetPDGMass()/MeV;
151    const G4double etOriginal = originalIncident->GetTotalEnergy()/MeV;
152    const G4double targetMass = targetParticle.GetMass()/MeV;
153    G4double centerofmassEnergy = std::sqrt( mOriginal*mOriginal +
154                                        targetMass*targetMass +
155                                        2.0*targetMass*etOriginal );
156    G4double availableEnergy = centerofmassEnergy-(targetMass+mOriginal);
157    if( availableEnergy <= G4PionPlus::PionPlus()->GetPDGMass()/MeV )
158    {
159      quasiElastic = true;
160      return;
161    }
162    static G4bool first = true;
163    const G4int numMul = 1200;
164    const G4int numSec = 60;
165    static G4double protmul[numMul], protnorm[numSec]; // proton constants
166    static G4double neutmul[numMul], neutnorm[numSec]; // neutron constants
167    // np = number of pi+, nm = number of pi-, nz = number of pi0
168    G4int counter, nt=0, np=0, nm=0, nz=0;
169    G4double test;
170    const G4double c = 1.25;   
171    const G4double b[] = { 0.7, 0.7 };
172    if( first )       // compute normalization constants, this will only be Done once
173    {
174      first = false;
175      G4int i;
176      for( i=0; i<numMul; ++i )protmul[i] = 0.0;
177      for( i=0; i<numSec; ++i )protnorm[i] = 0.0;
178      counter = -1;
179      for( np=0; np<(numSec/3); ++np )
180      {
181        for( nm=np; nm<=(np+2); ++nm )
182        {
183          for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
184          {
185            if( ++counter < numMul )
186            {
187              nt = np+nm+nz;
188              if( nt>0 && nt<=numSec )
189              {
190                protmul[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[0],c);
191                protnorm[nt-1] += protmul[counter];
192              }
193            }
194          }
195        }
196      }
197      for( i=0; i<numMul; ++i )neutmul[i] = 0.0;
198      for( i=0; i<numSec; ++i )neutnorm[i] = 0.0;
199      counter = -1;
200      for( np=0; np<numSec/3; ++np )
201      {
202        for( nm=std::max(0,np-1); nm<=(np+1); ++nm )
203        {
204          for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
205          {
206            if( ++counter < numMul )
207            {
208              nt = np+nm+nz;
209              if( nt>0 && nt<=numSec )
210              {
211                neutmul[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[1],c);
212                neutnorm[nt-1] += neutmul[counter];
213              }
214            }
215          }
216        }
217      }
218      for( i=0; i<numSec; ++i )
219      {
220        if( protnorm[i] > 0.0 )protnorm[i] = 1.0/protnorm[i];
221        if( neutnorm[i] > 0.0 )neutnorm[i] = 1.0/neutnorm[i];
222      }
223    }   // end of initialization
224   
225    const G4double expxu = 82.;           // upper bound for arg. of exp
226    const G4double expxl = -expxu;        // lower bound for arg. of exp
227    G4ParticleDefinition *aNeutron = G4Neutron::Neutron();
228    G4ParticleDefinition *aProton = G4Proton::Proton();
229    G4ParticleDefinition *aLambda = G4Lambda::Lambda();
230    G4ParticleDefinition *aSigmaZero = G4SigmaZero::SigmaZero();
231    //
232    // energetically possible to produce pion(s)  -->  inelastic scattering
233    //
234    G4double n, anpn;
235    GetNormalizationConstant( availableEnergy, n, anpn );
236    G4double ran = G4UniformRand();
237    G4double dum, excs = 0.0;
238    if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
239    {
240      counter = -1;
241      for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
242      {
243        for( nm=np; nm<=(np+2) && ran>=excs; ++nm )
244        {
245          for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
246          {
247            if( ++counter < numMul )
248            {
249              nt = np+nm+nz;
250              if( nt>0 && nt<=numSec )
251              {
252                test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
253                dum = (pi/anpn)*nt*protmul[counter]*protnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
254                if( std::fabs(dum) < 1.0 )
255                {
256                  if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
257                }
258                else
259                  excs += dum*test;
260              }
261            }
262          }
263        }
264      }
265      if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
266      {
267        quasiElastic = true;
268        return;
269      }
270      np--; nm--; nz--;
271      switch( std::min( 3, std::max( 1, np-nm+3 ) ) )
272      {
273       case 1:
274         if( G4UniformRand() < 0.5 )
275           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aLambda );
276         else
277           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aSigmaZero );
278         incidentHasChanged = true;
279         targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
280         targetHasChanged = true;
281         break;
282       case 2:
283         if( G4UniformRand() < 0.5 )
284         {
285           targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
286           targetHasChanged = true;
287         }
288         else
289         {
290           if( G4UniformRand() < 0.5 )
291             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aLambda );
292           else
293             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aSigmaZero );
294           incidentHasChanged = true;
295         }             
296         break;
297       case 3:
298         break;
299      }
300    }
301    else  // target must be a neutron
302    {
303      counter = -1;
304      for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
305      {
306        for( nm=std::max(0,np-1); nm<=(np+1) && ran>=excs; ++nm )
307        {
308          for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
309          {
310            if( ++counter < numMul )
311            {
312              nt = np+nm+nz;
313              if( nt>0 && nt<=numSec )
314              {
315                test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
316                dum = (pi/anpn)*nt*neutmul[counter]*neutnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
317                if( std::fabs(dum) < 1.0 )
318                {
319                  if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
320                }
321                else
322                  excs += dum*test;
323              }
324            }
325          }
326        }
327      }
328      if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
329      {
330        quasiElastic = true;
331        return;
332      }
333      np--; nm--; nz--;
334      switch( std::min( 3, std::max( 1, np-nm+2 ) ) )
335      {
336       case 1:
337         targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
338         targetHasChanged = true;
339         break;
340       case 2:
341         if( G4UniformRand() < 0.5 )
342         {
343           if( G4UniformRand() < 0.5 )
344           {
345             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aLambda );
346             incidentHasChanged = true;
347             targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
348             targetHasChanged = true;
349           }
350           else
351           {
352             targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
353             targetHasChanged = true;
354           }
355         }
356         else
357         {
358           if( G4UniformRand() < 0.5 )
359           {
360             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aSigmaZero );
361             incidentHasChanged = true;
362             targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
363             targetHasChanged = true;
364           }
365         }
366         break;
367       case 3:
368         if( G4UniformRand() < 0.5 )
369           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aLambda );
370         else
371           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aSigmaZero );
372         incidentHasChanged = true;
373         break;
374      }
375    }
376    SetUpPions( np, nm, nz, vec, vecLen );
377    return;
378  }
379
380 /* end of file */
381 
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.