source: trunk/source/processes/hadronic/models/rpg/src/G4RPGKZeroInelastic.cc

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

update ti head
File size: 14.2 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: G4RPGKZeroInelastic.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 "G4RPGKZeroInelastic.hh"
31#include "Randomize.hh"
32 
33G4HadFinalState*
34G4RPGKZeroInelastic::ApplyYourself( const G4HadProjectile &aTrack,
35                                        G4Nucleus &targetNucleus )
36{
37  const G4HadProjectile *originalIncident = &aTrack;
38
39  // create the target particle
40
41  G4DynamicParticle *originalTarget = targetNucleus.ReturnTargetParticle();
42   
43  if( verboseLevel > 1 )
44  {
45    const G4Material *targetMaterial = aTrack.GetMaterial();
46    G4cout << "G4RPGKZeroInelastic::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    G4ReactionProduct currentParticle = modifiedOriginal;
87    G4ReactionProduct targetParticle;
88    targetParticle = *originalTarget;
89    currentParticle.SetSide( 1 ); // incident always goes in forward hemisphere
90    targetParticle.SetSide( -1 );  // target always goes in backward hemisphere
91    G4bool incidentHasChanged = false;
92    G4bool targetHasChanged = false;
93    G4bool quasiElastic = false;
94    G4FastVector<G4ReactionProduct,GHADLISTSIZE> vec;  // vec will contain the secondary particles
95    G4int vecLen = 0;
96    vec.Initialize( 0 );
97   
98    const G4double cutOff = 0.1;
99    if( currentParticle.GetKineticEnergy()/MeV > cutOff )
100      Cascade( vec, vecLen,
101               originalIncident, currentParticle, targetParticle,
102               incidentHasChanged, targetHasChanged, quasiElastic );
103   
104    CalculateMomenta( vec, vecLen,
105                      originalIncident, originalTarget, modifiedOriginal,
106                      targetNucleus, currentParticle, targetParticle,
107                      incidentHasChanged, targetHasChanged, quasiElastic );
108   
109    SetUpChange( vec, vecLen,
110                 currentParticle, targetParticle,
111                 incidentHasChanged );
112   
113    delete originalTarget;
114    return &theParticleChange;
115}
116 
117void G4RPGKZeroInelastic::Cascade(
118   G4FastVector<G4ReactionProduct,GHADLISTSIZE> &vec,
119   G4int& vecLen,
120   const G4HadProjectile *originalIncident,
121   G4ReactionProduct &currentParticle,
122   G4ReactionProduct &targetParticle,
123   G4bool &incidentHasChanged,
124   G4bool &targetHasChanged,
125   G4bool &quasiElastic )
126{
127  // Derived from H. Fesefeldt's original FORTRAN code CASK0
128  //
129  // K0Short undergoes interaction with nucleon within a nucleus.  Check if it is
130  // energetically possible to produce pions/kaons.  In not, assume nuclear excitation
131  // occurs and input particle is degraded in energy. No other particles are produced.
132  // If reaction is possible, find the correct number of pions/protons/neutrons
133  // produced using an interpolation to multiplicity data.  Replace some pions or
134  // protons/neutrons by kaons or strange baryons according to the average
135  // multiplicity per Inelastic reaction.
136
137  const G4double mOriginal = originalIncident->GetDefinition()->GetPDGMass()/MeV;
138  const G4double etOriginal = originalIncident->GetTotalEnergy()/MeV;
139  const G4double targetMass = targetParticle.GetMass()/MeV;
140  G4double centerofmassEnergy = std::sqrt( mOriginal*mOriginal +
141                                      targetMass*targetMass +
142                                      2.0*targetMass*etOriginal );
143  G4double availableEnergy = centerofmassEnergy-(targetMass+mOriginal);
144  if( availableEnergy <= G4PionPlus::PionPlus()->GetPDGMass()/MeV )
145  {
146    quasiElastic = true;
147    return;
148  }
149    static G4bool first = true;
150    const G4int numMul = 1200;
151    const G4int numSec = 60;
152    static G4double protmul[numMul], protnorm[numSec]; // proton constants
153    static G4double neutmul[numMul], neutnorm[numSec]; // neutron constants
154    // np = number of pi+, nm = number of pi-, nz = number of pi0
155    G4int counter, nt=0, np=0, nm=0, nz=0;
156    const G4double c = 1.25;   
157    const G4double b[] = { 0.7, 0.7 };
158    if( first )       // compute normalization constants, this will only be Done once
159    {
160      first = false;
161      G4int i;
162      for( i=0; i<numMul; ++i )protmul[i] = 0.0;
163      for( i=0; i<numSec; ++i )protnorm[i] = 0.0;
164      counter = -1;
165      for( np=0; np<(numSec/3); ++np )
166      {
167        for( nm=std::max(0,np-1); nm<=(np+1); ++nm )
168        {
169          for( nz=0; nz<numSec/3; ++nz )
170          {
171            if( ++counter < numMul )
172            {
173              nt = np+nm+nz;
174              if( nt>0 && nt<=numSec )
175              {
176                protmul[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[0],c);
177                protnorm[nt-1] += protmul[counter];
178              }
179            }
180          }
181        }
182      }
183      for( i=0; i<numMul; ++i )neutmul[i] = 0.0;
184      for( i=0; i<numSec; ++i )neutnorm[i] = 0.0;
185      counter = -1;
186      for( np=0; np<numSec/3; ++np )
187      {
188        for( nm=std::max(0,np-2); nm<=np; ++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                neutmul[counter] = Pmltpc(np,nm,nz,nt,b[1],c);
198                neutnorm[nt-1] += neutmul[counter];
199              }
200            }
201          }
202        }
203      }
204      for( i=0; i<numSec; ++i )
205      {
206        if( protnorm[i] > 0.0 )protnorm[i] = 1.0/protnorm[i];
207        if( neutnorm[i] > 0.0 )neutnorm[i] = 1.0/neutnorm[i];
208      }
209    }   // end of initialization
210   
211    const G4double expxu = 82.;           // upper bound for arg. of exp
212    const G4double expxl = -expxu;        // lower bound for arg. of exp
213    G4ParticleDefinition *aKaonPlus = G4KaonPlus::KaonPlus();
214    G4ParticleDefinition *aKaonZL = G4KaonZeroLong::KaonZeroLong();
215    G4ParticleDefinition *aKaonZS = G4KaonZeroShort::KaonZeroShort();
216    G4ParticleDefinition *aNeutron = G4Neutron::Neutron();
217    G4ParticleDefinition *aProton = G4Proton::Proton();
218    G4int ieab = static_cast<G4int>(5.0*availableEnergy*MeV/GeV);
219    const G4double supp[] = {0.,0.4,0.55,0.65,0.75,0.82,0.86,0.90,0.94,0.98};
220    G4double test, w0, wp, wt, wm;
221    if( (availableEnergy*MeV/GeV < 2.0) && (G4UniformRand() >= supp[ieab]) )
222    {
223      //
224      // suppress high multiplicity events at low momentum
225      // only one pion will be produced
226      //
227      nm = np = nz = 0;
228      if( targetParticle.GetDefinition() == aNeutron )
229      {
230        test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(1.0+b[0])*(1.0+b[0])/(2.0*c*c) ) ) );
231        w0 = test/2.0;
232        test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(-1.0+b[0])*(1.0+b[0])/(2.0*c*c) ) ) );
233        wm = test*1.5;
234        if( G4UniformRand() < w0/(w0+wm) )
235          nz = 1;
236        else
237          nm = 1;
238      }
239      else  // target is a proton
240      {
241        test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(1.0+b[1])*(1.0+b[1])/(2.0*c*c) ) ) );
242        w0 = test;
243        wp = test;
244        test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(-1.0+b[1])*(-1.0+b[1])/(2.0*c*c) ) ) );
245        wm = test;
246        wt = w0+wp+wm;
247        wp += w0;
248        G4double ran = G4UniformRand();
249        if( ran < w0/wt )
250          nz = 1;
251        else if( ran < wp/wt )
252          np = 1;
253        else
254          nm = 1;
255      }
256    }
257    else //  (availableEnergy*MeV/GeV >= 2.0) || (G4UniformRand() < supp[ieab])
258    {
259      G4double n, anpn;
260      GetNormalizationConstant( availableEnergy, n, anpn );
261      G4double ran = G4UniformRand();
262      G4double dum, excs = 0.0;
263      if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
264      {
265        counter = -1;
266        for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
267        {
268          for( nm=std::max(0,np-1); nm<=(np+1) && ran>=excs; ++nm )
269          {
270            for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
271            {
272              if( ++counter < numMul )
273              {
274                nt = np+nm+nz;
275                if( nt>0 && nt<=numSec )
276                {
277                  test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
278                  dum = (pi/anpn)*nt*protmul[counter]*protnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
279                  if( std::fabs(dum) < 1.0 )
280                  {
281                    if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
282                  }
283                  else
284                    excs += dum*test;
285                }
286              }
287            }
288          }
289        }
290        if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
291        {
292          quasiElastic = true;
293          return;
294        }
295        np--; nm--; nz--;
296      }
297      else  // target must be a neutron
298      {
299        counter = -1;
300        for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
301        {
302          for( nm=std::max(0,np-2); nm<=np && ran>=excs; ++nm )
303          {
304            for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
305            {
306              if( ++counter < numMul )
307              {
308                nt = np+nm+nz;
309                if( nt>0 && nt<=numSec )
310                {
311                  test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
312                  dum = (pi/anpn)*nt*neutmul[counter]*neutnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
313                  if( std::fabs(dum) < 1.0 )
314                  {
315                    if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
316                  }
317                  else
318                    excs += dum*test;
319                }
320              }
321            }
322          }
323        }
324        if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
325        {
326          quasiElastic = true;
327          return;
328        }
329        np--; nm--; nz--;
330      }
331    }
332    if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
333    {
334      switch( np-nm )
335      {
336       case 0:
337         if( G4UniformRand() < 0.25 )
338         {
339           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aKaonPlus );
340           targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
341           incidentHasChanged = true;
342           targetHasChanged = true;
343         }
344         break;
345       case 1:
346         targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
347         targetHasChanged = true;
348         break;
349       default:
350         targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
351         targetHasChanged = true;
352         break;
353      }
354    }
355    else   // targetParticle is a neutron
356    {
357      switch( np-nm )          // seems wrong, charge not conserved
358      {
359       case 1:
360         if( G4UniformRand() < 0.5 )
361         {
362           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aKaonPlus );
363           incidentHasChanged = true;
364         }
365         else
366         {
367           targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
368           targetHasChanged = true;
369         }
370         break;
371       case 2:
372         currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aKaonPlus );
373         incidentHasChanged = true;
374         targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
375         targetHasChanged = true;
376         break;
377       default:
378         break;
379      }
380    }
381    if( currentParticle.GetDefinition() == aKaonZS )
382    {
383      if( G4UniformRand() >= 0.5 )
384      {
385        currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aKaonZL);
386        incidentHasChanged = true;
387      }
388    }
389    if( targetParticle.GetDefinition() == aKaonZS )
390    {
391      if( G4UniformRand() >= 0.5 )
392      {
393        targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aKaonZL );
394        targetHasChanged = true;
395      }
396    }
397    SetUpPions( np, nm, nz, vec, vecLen );
398    return;
399}
400
401 /* end of file */
402 
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.