source: trunk/source/processes/hadronic/models/rpg/src/G4RPGSigmaMinusInelastic.cc @ 1340

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

update ti head
File size: 12.9 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: G4RPGSigmaMinusInelastic.cc,v 1.1 2007/07/18 21:04:21 dennis Exp $
27// GEANT4 tag $Name: geant4-09-03-ref-09 $
28//
29 
30#include "G4RPGSigmaMinusInelastic.hh"
31#include "Randomize.hh"
32 
33G4HadFinalState*
34G4RPGSigmaMinusInelastic::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  // create the target particle
47
48  G4DynamicParticle *originalTarget = targetNucleus.ReturnTargetParticle();
49   
50  if( verboseLevel > 1 )
51  {
52    const G4Material *targetMaterial = aTrack.GetMaterial();
53    G4cout << "G4RPGSigmaMinusInelastic::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    if( originalIncident->GetKineticEnergy()/MeV > cutOff )
107      Cascade( vec, vecLen,
108               originalIncident, currentParticle, targetParticle,
109               incidentHasChanged, targetHasChanged, quasiElastic );
110   
111    CalculateMomenta( vec, vecLen,
112                      originalIncident, originalTarget, modifiedOriginal,
113                      targetNucleus, currentParticle, targetParticle,
114                      incidentHasChanged, targetHasChanged, quasiElastic );
115   
116    SetUpChange( vec, vecLen,
117                 currentParticle, targetParticle,
118                 incidentHasChanged );
119   
120  delete originalTarget;
121  return &theParticleChange;
122}
123
124
125void G4RPGSigmaMinusInelastic::Cascade(
126   G4FastVector<G4ReactionProduct,GHADLISTSIZE> &vec,
127   G4int& vecLen,
128   const G4HadProjectile *originalIncident,
129   G4ReactionProduct &currentParticle,
130   G4ReactionProduct &targetParticle,
131   G4bool &incidentHasChanged,
132   G4bool &targetHasChanged,
133   G4bool &quasiElastic )
134{
135  // Derived from H. Fesefeldt's original FORTRAN code CASSM
136  //
137  // SigmaMinus 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 targetMass = targetParticle.GetMass()/MeV;
148  G4double centerofmassEnergy = std::sqrt( mOriginal*mOriginal +
149                                      targetMass*targetMass +
150                                      2.0*targetMass*etOriginal );
151  G4double availableEnergy = centerofmassEnergy-(targetMass+mOriginal);
152  if( availableEnergy <= G4PionPlus::PionPlus()->GetPDGMass()/MeV )
153  {
154    quasiElastic = true;
155    return;
156  }
157    static G4bool first = true;
158    const G4int numMul = 1200;
159    const G4int numSec = 60;
160    static G4double protmul[numMul], protnorm[numSec]; // proton constants
161    static G4double neutmul[numMul], neutnorm[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[] = { 0.70, 0.70 };
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-1); nm<=(np+1); ++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=np; nm<=(np+2); ++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    }   // end of initialization
219   
220    const G4double expxu = 82.;           // upper bound for arg. of exp
221    const G4double expxl = -expxu;        // lower bound for arg. of exp
222    G4ParticleDefinition *aNeutron = G4Neutron::Neutron();
223    G4ParticleDefinition *aProton = G4Proton::Proton();
224    G4ParticleDefinition *aLambda = G4Lambda::Lambda();
225    G4ParticleDefinition *aSigmaZero = G4SigmaZero::SigmaZero();
226   
227    // energetically possible to produce pion(s)  -->  inelastic scattering
228   
229    G4double n, anpn;
230    GetNormalizationConstant( availableEnergy, n, anpn );
231    G4double ran = G4UniformRand();
232    G4double dum, excs = 0.0;
233    if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
234    {
235      counter = -1;
236      for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
237      {
238        for( nm=std::max(0,np-1); nm<=(np+1) && ran>=excs; ++nm )
239        {
240          for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
241          {
242            if( ++counter < numMul )
243            {
244              nt = np+nm+nz;
245              if( nt>0 && nt<=numSec )
246              {
247                test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
248                dum = (pi/anpn)*nt*protmul[counter]*protnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
249                if( std::fabs(dum) < 1.0 )
250                {
251                  if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
252                }
253                else
254                  excs += dum*test;
255              }
256            }
257          }
258        }
259      }
260      if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
261      {
262        quasiElastic = true;
263        return;
264      }
265      np--; nm--; nz--;
266      G4int ncht = std::max( 1, np-nm+2 );
267      switch( ncht )
268      {
269       case 1:
270         if( G4UniformRand() < 0.5 )
271           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aLambda );
272         else
273           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aSigmaZero );
274         incidentHasChanged = true;
275         break;
276       case 2:
277         if( G4UniformRand() >= 0.5 )
278         {
279           if( G4UniformRand() < 0.5 )
280             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aLambda );
281           else
282             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aSigmaZero );
283           incidentHasChanged = true;
284           targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
285           targetHasChanged = true;
286         }             
287         break;
288       default:
289         targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
290         targetHasChanged = true;
291         break;
292      }
293    }
294    else  // target must be a neutron
295    {
296      counter = -1;
297      for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
298      {
299        for( nm=np; nm<=(np+2) && 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*neutmul[counter]*neutnorm[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::max( 1, np-nm+3 );
328      switch( ncht )
329      {
330       case 1:
331         if( G4UniformRand() < 0.5 )
332           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aLambda );
333         else
334           currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aSigmaZero );
335         incidentHasChanged = true;
336         targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
337         targetHasChanged = true;
338         break;
339       case 2:
340         if( G4UniformRand() < 0.5 )
341         {
342           if( G4UniformRand() < 0.5 )
343             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aLambda );
344           else
345             currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aSigmaZero );
346           incidentHasChanged = true;
347         }
348         else
349         {
350           targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
351           targetHasChanged = true;
352         }
353         break;
354       default:
355         break;
356      }
357    }
358  SetUpPions( np, nm, nz, vec, vecLen );
359  return;
360}
361
362 /* end of file */
363 
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.