source: trunk/source/processes/hadronic/models/rpg/src/G4RPGAntiLambdaInelastic.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: 21.8 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// $Id: G4RPGAntiLambdaInelastic.cc,v 1.1 2007/07/18 21:04:20 dennis Exp $
27// GEANT4 tag $Name: geant4-09-04-beta-01 $
28//
29 
30#include "G4RPGAntiLambdaInelastic.hh"
31#include "Randomize.hh"
32
33G4HadFinalState*
34G4RPGAntiLambdaInelastic::ApplyYourself( const G4HadProjectile &aTrack,
35                                         G4Nucleus &targetNucleus )
36{   
37  const G4HadProjectile *originalIncident = &aTrack;
38
39  // Choose the target particle
40
41  G4DynamicParticle *originalTarget = targetNucleus.ReturnTargetParticle();
42   
43  if( verboseLevel > 1 )
44  {
45    const G4Material *targetMaterial = aTrack.GetMaterial();
46    G4cout << "G4RPGAntiLambdaInelastic::ApplyYourself called" << G4endl;
47    G4cout << "kinetic energy = " << originalIncident->GetKineticEnergy()/MeV << "MeV, ";
48    G4cout << "target material = " << targetMaterial->GetName() << ", ";
49    G4cout << "target particle = " << originalTarget->GetDefinition()->GetParticleName()
50           << G4endl;
51  }
52
53  // Fermi motion and evaporation
54  // As of Geant3, the Fermi energy calculation had not been Done
55
56    G4double ek = originalIncident->GetKineticEnergy()/MeV;
57    G4double amas = originalIncident->GetDefinition()->GetPDGMass()/MeV;
58    G4ReactionProduct modifiedOriginal;
59    modifiedOriginal = *originalIncident;
60   
61    G4double tkin = targetNucleus.Cinema( ek );
62    ek += tkin;
63    modifiedOriginal.SetKineticEnergy( ek*MeV );
64    G4double et = ek + amas;
65    G4double p = std::sqrt( std::abs((et-amas)*(et+amas)) );
66    G4double pp = modifiedOriginal.GetMomentum().mag()/MeV;
67    if( pp > 0.0 )
68    {
69      G4ThreeVector momentum = modifiedOriginal.GetMomentum();
70      modifiedOriginal.SetMomentum( momentum * (p/pp) );
71    }
72    //
73    // calculate black track energies
74    //
75    tkin = targetNucleus.EvaporationEffects( ek );
76    ek -= tkin;
77    modifiedOriginal.SetKineticEnergy( ek*MeV );
78    et = ek + amas;
79    p = std::sqrt( std::abs((et-amas)*(et+amas)) );
80    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    G4ReactionProduct currentParticle = modifiedOriginal;
88    G4ReactionProduct targetParticle;
89    targetParticle = *originalTarget;
90    currentParticle.SetSide( 1 ); // incident always goes in forward hemisphere
91    targetParticle.SetSide( -1 );  // target always goes in backward hemisphere
92    G4bool incidentHasChanged = false;
93    G4bool targetHasChanged = false;
94    G4bool quasiElastic = false;   
95    G4FastVector<G4ReactionProduct,GHADLISTSIZE> vec;  // vec will contain the secondary particles
96    G4int vecLen = 0;
97    vec.Initialize( 0 );
98   
99    const G4double cutOff = 0.1;
100    const G4double anni = std::min( 1.3*currentParticle.GetTotalMomentum()/GeV, 0.4 );
101    if( (originalIncident->GetKineticEnergy()/MeV > cutOff) || (G4UniformRand() > anni) )
102      Cascade( vec, vecLen,
103             originalIncident, currentParticle, targetParticle,
104             incidentHasChanged, targetHasChanged, quasiElastic );
105   
106    CalculateMomenta( vec, vecLen,
107                      originalIncident, originalTarget, modifiedOriginal,
108                      targetNucleus, currentParticle, targetParticle,
109                      incidentHasChanged, targetHasChanged, quasiElastic );
110   
111    SetUpChange( vec, vecLen,
112                 currentParticle, targetParticle,
113                 incidentHasChanged );
114   
115  delete originalTarget;
116  return &theParticleChange;
117}
118
119 
120void G4RPGAntiLambdaInelastic::Cascade(
121   G4FastVector<G4ReactionProduct,GHADLISTSIZE> &vec,
122   G4int &vecLen,
123   const G4HadProjectile *originalIncident,
124   G4ReactionProduct &currentParticle,
125   G4ReactionProduct &targetParticle,
126   G4bool &incidentHasChanged,
127   G4bool &targetHasChanged,
128   G4bool &quasiElastic )
129{
130  // Derived from H. Fesefeldt's original FORTRAN code CASAL0
131  // AntiLambda undergoes interaction with nucleon within a nucleus.  Check if it is
132  // energetically possible to produce pions/kaons.  In not, assume nuclear excitation
133  // occurs and input particle is degraded in energy. No other particles are produced.
134  // If reaction is possible, find the correct number of pions/protons/neutrons
135  // produced using an interpolation to multiplicity data.  Replace some pions or
136  // protons/neutrons by kaons or strange baryons according to the average
137  // multiplicity per Inelastic reaction.
138
139  const G4double mOriginal = originalIncident->GetDefinition()->GetPDGMass()/MeV;
140  const G4double etOriginal = originalIncident->GetTotalEnergy()/MeV;
141  const G4double targetMass = targetParticle.GetMass()/MeV;
142  const G4double pOriginal = originalIncident->GetTotalMomentum()/GeV;
143  G4double centerofmassEnergy = std::sqrt( mOriginal*mOriginal +
144                                      targetMass*targetMass +
145                                      2.0*targetMass*etOriginal );
146  G4double availableEnergy = centerofmassEnergy-(targetMass+mOriginal);
147   
148    static G4bool first = true;
149    const G4int numMul = 1200;
150    const G4int numMulA = 400;
151    const G4int numSec = 60;
152    static G4double protmul[numMul], protnorm[numSec]; // proton constants
153    static G4double neutmul[numMul], neutnorm[numSec]; // neutron constants
154    static G4double protmulA[numMulA], protnormA[numSec]; // proton constants
155    static G4double neutmulA[numMulA], neutnormA[numSec]; // neutron constants
156    // np = number of pi+, nm = number of pi-, nz = number of pi0
157    G4int nt=0, np=0, nm=0, nz=0;
158    G4double test;
159    const G4double c = 1.25;   
160    const G4double b[] = { 0.7, 0.7 };
161    if( first )       // compute normalization constants, this will only be Done once
162    {
163      first = false;
164      G4int i;
165      for( i=0; i<numMul; ++i )protmul[i] = 0.0;
166      for( i=0; i<numSec; ++i )protnorm[i] = 0.0;
167      G4int counter = -1;
168      for( np=0; np<(numSec/3); ++np )
169      {
170        for( nm=std::max(0,np-2); nm<=(np+1); ++nm )
171        {
172          for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
173          {
174            if( ++counter < numMul )
175            {
176              nt = np+nm+nz;
177              if( nt>0 && nt<=numSec )
178              {
179                protmul[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[0],c);
180                protnorm[nt-1] += protmul[counter];
181              }
182            }
183          }
184        }
185      }
186      for( i=0; i<numMul; ++i )neutmul[i] = 0.0;
187      for( i=0; i<numSec; ++i )neutnorm[i] = 0.0;
188      counter = -1;
189      for( np=0; np<numSec/3; ++np )
190      {
191        for( nm=std::max(0,np-1); nm<=(np+2); ++nm )
192        {
193          for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
194          {
195            if( ++counter < numMul )
196            {
197              nt = np+nm+nz;
198              if( nt>0 && nt<=numSec )
199              {
200                neutmul[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[1],c);
201                neutnorm[nt-1] += neutmul[counter];
202              }
203            }
204          }
205        }
206      }
207      for( i=0; i<numSec; ++i )
208      {
209        if( protnorm[i] > 0.0 )protnorm[i] = 1.0/protnorm[i];
210        if( neutnorm[i] > 0.0 )neutnorm[i] = 1.0/neutnorm[i];
211      }
212      //
213      // do the same for annihilation channels
214      //
215      for( i=0; i<numMulA; ++i )protmulA[i] = 0.0;
216      for( i=0; i<numSec; ++i )protnormA[i] = 0.0;
217      counter = -1;
218      for( np=1; np<(numSec/3); ++np )
219      {
220        nm = np-1;
221        for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
222        {
223          if( ++counter < numMulA )
224          {
225            nt = np+nm+nz;
226            if( nt>1 && nt<=numSec )
227            {
228              protmulA[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[0],c);
229              protnormA[nt-1] += protmulA[counter];
230            }
231          }
232        }
233      }
234      for( i=0; i<numMulA; ++i )neutmulA[i] = 0.0;
235      for( i=0; i<numSec; ++i )neutnormA[i] = 0.0;
236      counter = -1;
237      for( np=0; np<numSec/3; ++np )
238      {
239        nm = np;
240        for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
241        {
242          if( ++counter < numMulA )
243          {
244            nt = np+nm+nz;
245            if( nt>1 && nt<=numSec )
246            {
247              neutmulA[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[1],c);
248              neutnormA[nt-1] += neutmulA[counter];
249            }
250          }
251        }
252      }
253      for( i=0; i<numSec; ++i )
254      {
255        if( protnormA[i] > 0.0 )protnormA[i] = 1.0/protnormA[i];
256        if( neutnormA[i] > 0.0 )neutnormA[i] = 1.0/neutnormA[i];
257      }
258    }   // end of initialization
259    const G4double expxu = 82.;           // upper bound for arg. of exp
260    const G4double expxl = -expxu;        // lower bound for arg. of exp
261   
262    G4ParticleDefinition *aNeutron = G4Neutron::Neutron();
263    G4ParticleDefinition *aProton = G4Proton::Proton();
264    G4ParticleDefinition *aPiPlus = G4PionPlus::PionPlus();
265    G4ParticleDefinition *aPiMinus = G4PionMinus::PionMinus();
266    G4ParticleDefinition *aPiZero = G4PionZero::PionZero();
267    G4ParticleDefinition *aKaonPlus = G4KaonPlus::KaonPlus();
268    G4ParticleDefinition *aKaonMinus = G4KaonMinus::KaonMinus();
269    G4ParticleDefinition *aKaonZL = G4KaonZeroLong::KaonZeroLong();
270    G4ParticleDefinition *anAntiSigmaZero = G4AntiSigmaZero::AntiSigmaZero();
271    G4ParticleDefinition *anAntiSigmaPlus = G4AntiSigmaPlus::AntiSigmaPlus();
272    G4ParticleDefinition *anAntiSigmaMinus = G4AntiSigmaMinus::AntiSigmaMinus();
273    const G4double anhl[] = {1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,0.97,0.88,
274                             0.85,0.81,0.75,0.64,0.64,0.55,0.55,0.45,0.47,0.40,
275                             0.39,0.36,0.33,0.10,0.01};
276    G4int iplab = G4int( pOriginal*10.0 );
277    if( iplab >  9 )iplab = G4int( (pOriginal- 1.0)*5.0  ) + 10;
278    if( iplab > 14 )iplab = G4int(  pOriginal- 2.0       ) + 15;
279    if( iplab > 22 )iplab = G4int( (pOriginal-10.0)/10.0 ) + 23;
280    if( iplab > 24 )iplab = 24;
281    if( G4UniformRand() > anhl[iplab] )
282    {
283     if( availableEnergy <= aPiPlus->GetPDGMass()/MeV )
284      {      // not energetically possible to produce pion(s)
285        quasiElastic = true;
286        return;
287      }   
288      G4double n, anpn;
289      GetNormalizationConstant( availableEnergy, n, anpn );
290      G4double ran = G4UniformRand();
291      G4double dum, excs = 0.0;
292      if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
293      {
294        G4int counter = -1;
295        for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
296        {
297          for( nm=std::max(0,np-2); nm<=(np+1) && ran>=excs; ++nm )
298          {
299            for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
300            {
301              if( ++counter < numMul )
302              {
303                nt = np+nm+nz;
304                if( nt>0 && nt<=numSec )
305                {
306                  test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
307                  dum = (pi/anpn)*nt*protmul[counter]*protnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
308                  if( std::fabs(dum) < 1.0 )
309                  {
310                    if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
311                  }
312                  else
313                    excs += dum*test;
314                }
315              }
316            }
317          }
318        }
319        if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
320        {
321          quasiElastic = true;
322          return;
323        }
324        np--; nm--; nz--;
325        G4int ncht = std::min( 4, std::max( 1, np-nm+2 ) );
326        switch( ncht )
327        {
328         case 1:
329           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaMinus );
330           incidentHasChanged = true;
331           break;
332         case 2:
333           if( G4UniformRand() < 0.5 )
334           {
335             if( G4UniformRand() < 0.5 )
336             {
337               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaZero );
338               incidentHasChanged = true;
339             }
340             else
341             {
342               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaMinus );
343               incidentHasChanged = true;
344               targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
345               targetHasChanged = true;
346             }
347           }
348           else
349           {
350             if( G4UniformRand() >= 0.5 )
351             {
352               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaMinus );
353               incidentHasChanged = true;
354               targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
355               targetHasChanged = true;
356             }
357           }
358           break;
359         case 3:
360           if( G4UniformRand() < 0.5 )
361           {
362             if( G4UniformRand() < 0.5 )
363             {
364               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaZero );
365               incidentHasChanged = true;
366               targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
367               targetHasChanged = true;
368             }
369             else
370             {
371               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaPlus );
372               incidentHasChanged = true;
373             }
374           }
375           else
376           {
377             if( G4UniformRand() < 0.5 )
378             {
379               targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
380               targetHasChanged = true;
381             }
382             else
383             {
384               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaPlus );
385               incidentHasChanged = true;
386             }
387           }
388           break;
389         case 4:
390           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaPlus );
391           incidentHasChanged = true;
392           targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
393           targetHasChanged = true;
394           break;
395        }
396      }
397      else  // target must be a neutron
398      {
399        G4int counter = -1;
400        for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
401        {
402          for( nm=std::max(0,np-1); nm<=(np+2) && ran>=excs; ++nm )
403          {
404            for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
405            {
406              if( ++counter < numMul )
407              {
408                nt = np+nm+nz;
409                if( nt>0 && nt<=numSec )
410                {
411                  test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
412                  dum = (pi/anpn)*nt*neutmul[counter]*neutnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
413                  if( std::fabs(dum) < 1.0 )
414                  {
415                    if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
416                  }
417                  else
418                    excs += dum*test;
419                }
420              }
421            }
422          }
423        }
424        if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
425        {
426          quasiElastic = true;
427          return;
428        }
429        np--; nm--; nz--;
430        G4int ncht = std::min( 4, std::max( 1, np-nm+3 ) );
431        switch( ncht )
432        {
433         case 1:
434           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaMinus );
435           incidentHasChanged = true;
436           targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
437           targetHasChanged = true;
438           break;
439         case 2:
440           if( G4UniformRand() < 0.5 )
441           {
442             if( G4UniformRand() < 0.5 )
443             {
444               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaZero );
445               incidentHasChanged = true;
446               targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
447               targetHasChanged = true;
448             }
449             else
450             {
451               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaMinus );
452               incidentHasChanged = true;
453             }
454           }
455           else
456           {
457             if( G4UniformRand() < 0.5 )
458             {
459               targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
460               targetHasChanged = true;
461             }
462             else
463             {
464               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaMinus );
465               incidentHasChanged = true;
466             }
467           }
468           break;
469         case 3:
470           if( G4UniformRand() < 0.5 )
471           {
472             if( G4UniformRand() < 0.5 )
473             {
474               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaZero );
475               incidentHasChanged = true;
476             }
477             else
478             {
479               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaPlus );
480               incidentHasChanged = true;
481               targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
482               targetHasChanged = true;
483             }
484           }
485           else
486           {
487             if( G4UniformRand() >= 0.5 )
488             {
489               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaPlus );
490               incidentHasChanged = true;
491               targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
492               targetHasChanged = true;
493             }
494           }
495           break;
496         default:
497           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaPlus );
498           incidentHasChanged = true;
499           break;
500        }
501      }
502    }
503    else  // random number <= anhl[iplab]
504    {
505      if( centerofmassEnergy <= aPiPlus->GetPDGMass()/MeV+aKaonPlus->GetPDGMass()/MeV )
506      {
507        quasiElastic = true;
508        return;
509      }
510      //
511      //  annihilation channels
512      //
513      G4double n, anpn;
514      GetNormalizationConstant( -centerofmassEnergy, n, anpn );
515      G4double ran = G4UniformRand();
516      G4double dum, excs = 0.0;
517      if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
518      {
519        G4int counter = -1;
520        for( np=1; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
521        {
522          nm = np-1;
523          for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
524          {
525            if( ++counter < numMulA )
526            {
527              nt = np+nm+nz;
528              if( nt>1 && nt<=numSec )
529              {
530                test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
531                dum = (pi/anpn)*nt*protmulA[counter]*protnormA[nt-1]/(2.0*n*n);
532                if( std::fabs(dum) < 1.0 )
533                {
534                  if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
535                }
536                else
537                  excs += dum*test;
538              }
539            }
540          }
541        }
542      }
543      else  // target must be a neutron
544      {
545        G4int counter = -1;
546        for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
547        {
548          nm = np;
549          for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
550          {
551            if( ++counter < numMulA )
552            {
553              nt = np+nm+nz;
554              if( nt>1 && nt<=numSec )
555              {
556                test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
557                dum = (pi/anpn)*nt*neutmulA[counter]*neutnormA[nt-1]/(2.0*n*n);
558                if( std::fabs(dum) < 1.0 )
559                {
560                  if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
561                }
562                else
563                  excs += dum*test;
564              }
565            }
566          }
567        }
568      }
569      if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
570      {
571        quasiElastic = true;
572        return;
573      }
574      np--; nz--;
575      currentParticle.SetMass( 0.0 );
576      targetParticle.SetMass( 0.0 );
577    }
578    SetUpPions( np, nm, nz, vec, vecLen );
579    if( currentParticle.GetMass() == 0.0 )
580    {
581      if( nz == 0 )
582      {
583        if( nm > 0 )
584        {
585          for( G4int i=0; i<vecLen; ++i )
586          {
587            if( vec[i]->GetDefinition() == aPiMinus )
588            {
589              vec[i]->SetDefinitionAndUpdateE( aKaonMinus );
590              break;
591            }
592          }
593        }
594      }
595      else  // nz > 0
596      {
597        if( nm == 0 )
598        {
599          for( G4int i=0; i<vecLen; ++i )
600          {
601            if( vec[i]->GetDefinition() == aPiZero )
602            {
603              vec[i]->SetDefinitionAndUpdateE( aKaonZL );
604              break;
605            }
606          }
607        }
608        else //  nm > 0
609        {
610          if( G4UniformRand() < 0.5 )
611          {
612            if( nm > 0 )
613            {
614              for( G4int i=0; i<vecLen; ++i )
615              {
616                if( vec[i]->GetDefinition() == aPiMinus )
617                {
618                  vec[i]->SetDefinitionAndUpdateE( aKaonMinus );
619                  break;
620                }
621              }
622            }
623          }
624          else  // random number >= 0.5
625          {
626            for( G4int i=0; i<vecLen; ++i )
627            {
628              if( vec[i]->GetDefinition() == aPiZero )
629              {
630                vec[i]->SetDefinitionAndUpdateE( aKaonZL );
631                break;
632              }
633            }
634          }
635        }
636      }
637    }
638  return;
639}
640
641 /* end of file */
642 
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.