source: trunk/source/processes/hadronic/models/rpg/src/G4RPGAntiSigmaMinusInelastic.cc @ 1340

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

update ti head
File size: 19.6 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: G4RPGAntiSigmaMinusInelastic.cc,v 1.1 2007/07/18 21:04:20 dennis Exp $
27// GEANT4 tag $Name: geant4-09-03-ref-09 $
28//
29 
30#include "G4RPGAntiSigmaMinusInelastic.hh"
31#include "Randomize.hh"
32
33G4HadFinalState*
34G4RPGAntiSigmaMinusInelastic::ApplyYourself( const G4HadProjectile &aTrack,
35                                             G4Nucleus &targetNucleus )
36{ 
37  const G4HadProjectile *originalIncident = &aTrack;
38  if (originalIncident->GetKineticEnergy()<= 0.1*MeV) 
39  {
40    theParticleChange.SetStatusChange(isAlive);
41    theParticleChange.SetEnergyChange(aTrack.GetKineticEnergy());
42    theParticleChange.SetMomentumChange(aTrack.Get4Momentum().vect().unit()); 
43    return &theParticleChange;     
44  }
45
46  // Choose the target particle
47
48  G4DynamicParticle *originalTarget = targetNucleus.ReturnTargetParticle();
49   
50  if( verboseLevel > 1 )
51  {
52    const G4Material *targetMaterial = aTrack.GetMaterial();
53    G4cout << "G4RPGAntiSigmaMinusInelastic::ApplyYourself called" << G4endl;
54    G4cout << "kinetic energy = " << originalIncident->GetKineticEnergy()/MeV << "MeV, ";
55    G4cout << "target material = " << targetMaterial->GetName() << ", ";
56    G4cout << "target particle = " << originalTarget->GetDefinition()->GetParticleName()
57           << G4endl;
58  }
59
60  // Fermi motion and evaporation
61  // As of Geant3, the Fermi energy calculation had not been Done
62
63    G4double ek = originalIncident->GetKineticEnergy()/MeV;
64    G4double amas = originalIncident->GetDefinition()->GetPDGMass()/MeV;
65    G4ReactionProduct modifiedOriginal;
66    modifiedOriginal = *originalIncident;
67   
68    G4double tkin = targetNucleus.Cinema( ek );
69    ek += tkin;
70    modifiedOriginal.SetKineticEnergy( ek*MeV );
71    G4double et = ek + amas;
72    G4double p = std::sqrt( std::abs((et-amas)*(et+amas)) );
73    G4double pp = modifiedOriginal.GetMomentum().mag()/MeV;
74    if( pp > 0.0 )
75    {
76      G4ThreeVector momentum = modifiedOriginal.GetMomentum();
77      modifiedOriginal.SetMomentum( momentum * (p/pp) );
78    }
79    //
80    // calculate black track energies
81    //
82    tkin = targetNucleus.EvaporationEffects( ek );
83    ek -= tkin;
84    modifiedOriginal.SetKineticEnergy( ek*MeV );
85    et = ek + amas;
86    p = std::sqrt( std::abs((et-amas)*(et+amas)) );
87    pp = modifiedOriginal.GetMomentum().mag()/MeV;
88    if( pp > 0.0 )
89    {
90      G4ThreeVector momentum = modifiedOriginal.GetMomentum();
91      modifiedOriginal.SetMomentum( momentum * (p/pp) );
92    }
93    G4ReactionProduct currentParticle = modifiedOriginal;
94    G4ReactionProduct targetParticle;
95    targetParticle = *originalTarget;
96    currentParticle.SetSide( 1 ); // incident always goes in forward hemisphere
97    targetParticle.SetSide( -1 );  // target always goes in backward hemisphere
98    G4bool incidentHasChanged = false;
99    G4bool targetHasChanged = false;
100    G4bool quasiElastic = false;
101    G4FastVector<G4ReactionProduct,GHADLISTSIZE> vec;  // vec will contain the secondary particles
102    G4int vecLen = 0;
103    vec.Initialize( 0 );
104   
105    const G4double cutOff = 0.1;
106    const G4double anni = std::min( 1.3*currentParticle.GetTotalMomentum()/GeV, 0.4 );
107    if( (currentParticle.GetKineticEnergy()/MeV > cutOff) || (G4UniformRand() > anni) )
108      Cascade( vec, vecLen,
109               originalIncident, currentParticle, targetParticle,
110               incidentHasChanged, targetHasChanged, quasiElastic );
111   
112    CalculateMomenta( vec, vecLen,
113                      originalIncident, originalTarget, modifiedOriginal,
114                      targetNucleus, currentParticle, targetParticle,
115                      incidentHasChanged, targetHasChanged, quasiElastic );
116   
117    SetUpChange( vec, vecLen,
118                 currentParticle, targetParticle,
119                 incidentHasChanged );
120   
121  delete originalTarget;
122  return &theParticleChange;
123}
124
125 
126void G4RPGAntiSigmaMinusInelastic::Cascade(
127   G4FastVector<G4ReactionProduct,GHADLISTSIZE> &vec,
128   G4int& vecLen,
129   const G4HadProjectile *originalIncident,
130   G4ReactionProduct &currentParticle,
131   G4ReactionProduct &targetParticle,
132   G4bool &incidentHasChanged,
133   G4bool &targetHasChanged,
134   G4bool &quasiElastic )
135{
136  // Derived from H. Fesefeldt's original FORTRAN code CASASM
137  // AntiSigmaMinus undergoes interaction with nucleon within a nucleus.  Check if it is
138  // energetically possible to produce pions/kaons.  In not, assume nuclear excitation
139  // occurs and input particle is degraded in energy. No other particles are produced.
140  // If reaction is possible, find the correct number of pions/protons/neutrons
141  // produced using an interpolation to multiplicity data.  Replace some pions or
142  // protons/neutrons by kaons or strange baryons according to the average
143  // multiplicity per Inelastic reaction.
144
145  const G4double mOriginal = originalIncident->GetDefinition()->GetPDGMass()/MeV;
146  const G4double etOriginal = originalIncident->GetTotalEnergy()/MeV;
147  const G4double pOriginal = originalIncident->GetTotalMomentum()/MeV;
148  const G4double targetMass = targetParticle.GetMass()/MeV;
149  G4double centerofmassEnergy = std::sqrt( mOriginal*mOriginal +
150                                      targetMass*targetMass +
151                                      2.0*targetMass*etOriginal );
152  G4double availableEnergy = centerofmassEnergy-(targetMass+mOriginal);
153   
154    static G4bool first = true;
155    const G4int numMul = 1200;
156    const G4int numMulA = 400;
157    const G4int numSec = 60;
158    static G4double protmul[numMul], protnorm[numSec]; // proton constants
159    static G4double neutmul[numMul], neutnorm[numSec]; // neutron constants
160    static G4double protmulA[numMulA], protnormA[numSec]; // proton constants
161    static G4double neutmulA[numMulA], neutnormA[numSec]; // neutron constants
162    // np = number of pi+, nm = number of pi-, nz = number of pi0
163    G4int counter, nt=0, np=0, nm=0, nz=0;
164    G4double test;
165    const G4double c = 1.25;   
166    const G4double b[2] = { 0.7, 0.7 };
167    if( first )       // compute normalization constants, this will only be Done once
168    {
169      first = false;
170      G4int i;
171      for( i=0; i<numMul; ++i )protmul[i] = 0.0;
172      for( i=0; i<numSec; ++i )protnorm[i] = 0.0;
173      counter = -1;
174      for( np=0; np<(numSec/3); ++np )
175      {
176        for( nm=std::max(0,np-2); nm<=np; ++nm )
177        {
178          for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
179          {
180            if( ++counter < numMul )
181            {
182              nt = np+nm+nz;
183              if( nt>0 && nt<=numSec )
184              {
185                protmul[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[0],c);
186                protnorm[nt-1] += protmul[counter];
187              }
188            }
189          }
190        }
191      }
192      for( i=0; i<numMul; ++i )neutmul[i] = 0.0;
193      for( i=0; i<numSec; ++i )neutnorm[i] = 0.0;
194      counter = -1;
195      for( np=0; np<numSec/3; ++np )
196      {
197        for( nm=std::max(0,np-1); nm<=(np+1); ++nm )
198        {
199          for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
200          {
201            if( ++counter < numMul )
202            {
203              nt = np+nm+nz;
204              if( nt>0 && nt<=numSec )
205              {
206                neutmul[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[1],c);
207                neutnorm[nt-1] += neutmul[counter];
208              }
209            }
210          }
211        }
212      }
213      for( i=0; i<numSec; ++i )
214      {
215        if( protnorm[i] > 0.0 )protnorm[i] = 1.0/protnorm[i];
216        if( neutnorm[i] > 0.0 )neutnorm[i] = 1.0/neutnorm[i];
217      }
218      //
219      // do the same for annihilation channels
220      //
221      for( i=0; i<numMulA; ++i )protmulA[i] = 0.0;
222      for( i=0; i<numSec; ++i )protnormA[i] = 0.0;
223      counter = -1;
224      for( np=2; np<(numSec/3); ++np )
225      {
226        nm = np-2;
227        for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
228        {
229          if( ++counter < numMulA )
230          {
231            nt = np+nm+nz;
232            if( nt>1 && nt<=numSec )
233            {
234              protmulA[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[0],c);
235              protnormA[nt-1] += protmulA[counter];
236            }
237          }
238        }
239      }
240      for( i=0; i<numMulA; ++i )neutmulA[i] = 0.0;
241      for( i=0; i<numSec; ++i )neutnormA[i] = 0.0;
242      counter = -1;
243       for( np=1; np<numSec/3; ++np )
244       {
245        nm = np-1;
246        for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
247        {
248          if( ++counter < numMulA )
249          {
250            nt = np+nm+nz;
251            if( nt>1 && nt<=numSec )
252            {
253              neutmulA[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[1],c);
254              neutnormA[nt-1] += neutmulA[counter];
255            }
256          }
257        }
258      }
259      for( i=0; i<numSec; ++i )
260      {
261        if( protnormA[i] > 0.0 )protnormA[i] = 1.0/protnormA[i];
262        if( neutnormA[i] > 0.0 )neutnormA[i] = 1.0/neutnormA[i];
263      }
264    }   // end of initialization
265    const G4double expxu = 82.;           // upper bound for arg. of exp
266    const G4double expxl = -expxu;        // lower bound for arg. of exp
267    G4ParticleDefinition *aNeutron = G4Neutron::Neutron();
268    G4ParticleDefinition *aProton = G4Proton::Proton();
269    G4ParticleDefinition *aPiPlus = G4PionPlus::PionPlus();
270    G4ParticleDefinition *aKaonMinus = G4KaonMinus::KaonMinus();
271    G4ParticleDefinition *aKaonZL = G4KaonZeroLong::KaonZeroLong();
272    G4ParticleDefinition *aKaonPlus = G4KaonPlus::KaonPlus();
273    G4ParticleDefinition *anAntiLambda = G4AntiLambda::AntiLambda();
274    G4ParticleDefinition *anAntiSigmaZero = G4AntiSigmaZero::AntiSigmaZero();
275    const G4double anhl[] = {1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,1.00,0.97,0.88,
276                             0.85,0.81,0.75,0.64,0.64,0.55,0.55,0.45,0.47,0.40,
277                             0.39,0.36,0.33,0.10,0.01};
278    G4int iplab = G4int( pOriginal/GeV*10.0 );
279    if( iplab >  9 )iplab = G4int( (pOriginal/GeV- 1.0)*5.0  ) + 10;
280    if( iplab > 14 )iplab = G4int(  pOriginal/GeV- 2.0       ) + 15;
281    if( iplab > 23 )iplab = G4int( (pOriginal/GeV-10.0)/10.0 ) + 23;
282    if( iplab > 24 )iplab = 24;
283    if( G4UniformRand() > anhl[iplab] )
284    {
285      if( availableEnergy <= aPiPlus->GetPDGMass()/MeV )
286      {
287        quasiElastic = true;
288        return;
289      }
290      G4double n, anpn;
291      GetNormalizationConstant( availableEnergy, n, anpn );
292      G4double ran = G4UniformRand();
293      G4double dum, excs = 0.0;
294      if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
295      {
296        counter = -1;
297        for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
298        {
299          for( nm=std::max(0,np-2); nm<=np && ran>=excs; ++nm )
300          {
301            for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
302            {
303              if( ++counter < numMul )
304              {
305                nt = np+nm+nz;
306                if( nt>0 && nt<=numSec )
307                {
308                  test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
309                  dum = (pi/anpn)*nt*protmul[counter]*protnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
310                  if( std::fabs(dum) < 1.0 )
311                  {
312                    if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
313                  }
314                  else
315                    excs += dum*test;
316                }
317              }
318            }
319          }
320        }
321        if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
322        {
323          quasiElastic = true;
324          return;
325        }
326        np--; nm--; nz--;
327        G4int ncht = std::min( 3, std::max( 1, np-nm+1 ) );
328        switch( ncht )
329        {
330         case 1:
331           break;
332         case 2:
333           if( G4UniformRand() < 0.5 )
334           {
335             targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
336             targetHasChanged = true;
337           }
338           else
339           {
340             if( G4UniformRand() < 0.5 )
341               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiLambda );
342             else
343               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaZero );
344             incidentHasChanged = true;
345           }             
346           break;
347         case 3:
348           if( G4UniformRand() < 0.5 )
349             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiLambda );
350           else
351             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaZero );
352           incidentHasChanged = true;
353           targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
354           targetHasChanged = true;
355           break;
356        }
357      }
358      else  // target must be a neutron
359      {
360        counter = -1;
361        for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
362        {
363          for( nm=std::max(0,np-1); nm<=(np+1) && ran>=excs; ++nm )
364          {
365            for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
366            {
367              if( ++counter < numMul )
368              {
369                nt = np+nm+nz;
370                if( nt>0 && nt<=numSec )
371                {
372                  test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
373                  dum = (pi/anpn)*nt*neutmul[counter]*neutnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
374                  if( std::fabs(dum) < 1.0 )
375                  {
376                    if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
377                  }
378                  else
379                    excs += dum*test;
380                }
381              }
382            }
383          }
384        }
385        if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
386        {
387          quasiElastic = true;
388          return;
389        }
390        np--; nm--; nz--;
391        G4int ncht = std::min( 3, std::max( 1, np-nm+2 ) );
392        switch( ncht )
393        {
394         case 1:
395           {
396             targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
397             targetHasChanged = true;
398           }
399           break;
400         case 2:
401           if( G4UniformRand() < 0.5 )
402           {
403             if( G4UniformRand() < 0.5 )
404             {
405               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiLambda );
406               incidentHasChanged = true;
407               targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
408               targetHasChanged = true;
409             }
410           }
411           else
412           {
413             if( G4UniformRand() < 0.5 )
414             {
415               currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaZero );
416               incidentHasChanged = true;
417               targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
418               targetHasChanged = true;
419             }
420           }
421           break;
422         case 3:
423           if( G4UniformRand() < 0.5 )
424             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiLambda );
425           else
426             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( anAntiSigmaZero );
427           incidentHasChanged = true;
428           break;
429        }
430      }
431    }
432    else  // random number <= anhl[iplab]
433    {
434      if( centerofmassEnergy <= aPiPlus->GetPDGMass()/MeV+aKaonPlus->GetPDGMass()/MeV )
435      {
436        quasiElastic = true;
437        return;
438      }
439      G4double n, anpn;
440      GetNormalizationConstant( -centerofmassEnergy, n, anpn );
441      G4double ran = G4UniformRand();
442      G4double dum, excs = 0.0;
443      if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
444      {
445        counter = -1;
446        for( np=2; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
447        {
448          nm=np-2;
449          for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
450          {
451            if( ++counter < numMulA )
452            {
453              nt = np+nm+nz;
454              if( nt>1 && nt<=numSec )
455              {
456                test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
457                dum = (pi/anpn)*nt*protmulA[counter]*protnormA[nt-1]/(2.0*n*n);
458                if( std::fabs(dum) < 1.0 )
459                {
460                  if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
461                }
462                else
463                  excs += dum*test;
464              }
465            }
466          }
467        }
468        if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
469        {
470          quasiElastic = true;
471          return;
472        }
473        np--; nz--;
474      }
475      else  // target must be a neutron
476      {
477        counter = -1;
478        for( np=1; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
479        {
480          nm = np-1;
481          for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
482          {
483            if( ++counter < numMulA )
484            {
485              nt = np+nm+nz;
486              if( nt>1 && nt<=numSec )
487              {
488                test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
489                dum = (pi/anpn)*nt*neutmulA[counter]*neutnormA[nt-1]/(2.0*n*n);
490                if( std::fabs(dum) < 1.0 )
491                {
492                  if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
493                }
494                else
495                  excs += dum*test;
496              }
497            }
498          }
499        }
500        if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
501        {
502          quasiElastic = true;
503          return;
504        }
505        np--; nz--;
506      }
507      if( nz > 0 )
508      {
509        if( nm > 0 )
510        {
511          if( G4UniformRand() < 0.5 )
512          {
513            vec.Initialize( 1 );
514            G4ReactionProduct *p = new G4ReactionProduct;
515            p->SetDefinition( aKaonMinus );
516            (G4UniformRand() < 0.5) ? p->SetSide( -1 ) : p->SetSide( 1 );
517            vec.SetElement( vecLen++, p );
518            --nm;
519          }
520          else   // random number >= 0.5
521          {
522            vec.Initialize( 1 );
523            G4ReactionProduct *p = new G4ReactionProduct;
524            p->SetDefinition( aKaonZL );
525            (G4UniformRand() < 0.5) ? p->SetSide( -1 ) : p->SetSide( 1 );
526            vec.SetElement( vecLen++, p );
527            --nz;
528          }
529        }
530        else   // nm == 0
531        {
532          vec.Initialize( 1 );
533          G4ReactionProduct *p = new G4ReactionProduct;
534          p->SetDefinition( aKaonZL );
535          (G4UniformRand() < 0.5) ? p->SetSide( -1 ) : p->SetSide( 1 );
536          vec.SetElement( vecLen++, p );
537          --nz;
538        }
539      }
540      else    //  nz == 0
541      {
542        if( nm > 0 )
543        {
544          vec.Initialize( 1 );
545          G4ReactionProduct *p = new G4ReactionProduct;
546          p->SetDefinition( aKaonMinus );
547          (G4UniformRand() < 0.5) ? p->SetSide( -1 ) : p->SetSide( 1 );
548          vec.SetElement( vecLen++, p );
549          --nm;
550        }
551      }
552      currentParticle.SetMass( 0.0 );
553      targetParticle.SetMass( 0.0 );
554    }
555
556  SetUpPions( np, nm, nz, vec, vecLen );
557  return;
558}
559
560 /* end of file */
561 
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.