source: trunk/source/processes/hadronic/models/rpg/src/G4RPGXiMinusInelastic.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: 13.8 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: G4RPGXiMinusInelastic.cc,v 1.1 2007/07/18 21:04:21 dennis Exp $
27// GEANT4 tag $Name: geant4-09-04-beta-01 $
28//
29 
30#include "G4RPGXiMinusInelastic.hh"
31#include "Randomize.hh"
32 
33G4HadFinalState*
34G4RPGXiMinusInelastic::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 << "G4RPGXiMinusInelastic::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( currentParticle.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 G4RPGXiMinusInelastic::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 CASXM
136  //
137  // XiMinus 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[] = { 0.7, 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-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 *aKaonMinus = G4KaonMinus::KaonMinus();
225    G4ParticleDefinition *aSigmaPlus = G4SigmaPlus::SigmaPlus();
226    G4ParticleDefinition *aXiZero = G4XiZero::XiZero();
227    //
228    // energetically possible to produce pion(s)  -->  inelastic scattering
229    //
230    G4double n, anpn;
231    GetNormalizationConstant( availableEnergy, n, anpn );
232    G4double ran = G4UniformRand();
233    G4double dum, excs = 0.0;
234    if( targetParticle.GetDefinition() == aProton )
235    {
236      counter = -1;
237      for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
238      {
239        for( nm=std::max(0,np-1); nm<=(np+1) && ran>=excs; ++nm )
240        {
241          for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
242          {
243            if( ++counter < numMul )
244            {
245              nt = np+nm+nz;
246              if( nt>0 && nt<=numSec )
247              {
248                test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
249                dum = (pi/anpn)*nt*protmul[counter]*protnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
250                if( std::fabs(dum) < 1.0 )
251                {
252                  if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
253                }
254                else
255                  excs += dum*test;
256              }
257            }
258          }
259        }
260      }
261      if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
262      {
263        quasiElastic = true;
264        return;
265      }
266      np--; nm--; nz--;
267      //
268      // number of secondary mesons determined by kno distribution
269      // check for total charge of final state mesons to determine
270      // the kind of baryons to be produced, taking into account
271      // charge and strangeness conservation
272      //
273      if( np < nm )
274      {
275        if( np+1 == nm )
276        {
277          currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aXiZero );
278          incidentHasChanged = true;
279        }
280        else   // charge mismatch
281        {
282          currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aSigmaPlus );
283          incidentHasChanged = true;
284          //
285          // correct the strangeness by replacing a pi- by a kaon-
286          //
287          vec.Initialize( 1 );
288          G4ReactionProduct *p = new G4ReactionProduct;
289          p->SetDefinition( aKaonMinus );
290          (G4UniformRand() < 0.5) ? p->SetSide( -1 ) : p->SetSide( 1 );
291          vec.SetElement( vecLen++, p );
292          --nm;
293        }
294      }
295      else if( np == nm )
296      {
297        if( G4UniformRand() >= 0.5 )
298        {
299          currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aXiZero );
300          incidentHasChanged = true;
301          targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
302          targetHasChanged = true;
303        }             
304      }
305      else
306      {
307        targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aNeutron );
308        targetHasChanged = true;
309      }
310    }
311    else  // target must be a neutron
312    {
313      counter = -1;
314      for( np=0; np<numSec/3 && ran>=excs; ++np )
315      {
316        for( nm=np; nm<=(np+2) && ran>=excs; ++nm )
317        {
318          for( nz=0; nz<numSec/3 && ran>=excs; ++nz )
319          {
320            if( ++counter < numMul )
321            {
322              nt = np+nm+nz;
323              if( nt>0 && nt<=numSec )
324              {
325                test = std::exp( std::min( expxu, std::max( expxl, -(pi/4.0)*(nt*nt)/(n*n) ) ) );
326                dum = (pi/anpn)*nt*neutmul[counter]*neutnorm[nt-1]/(2.0*n*n);
327                if( std::fabs(dum) < 1.0 )
328                {
329                  if( test >= 1.0e-10 )excs += dum*test;
330                }
331                else
332                  excs += dum*test;
333              }
334            }
335          }
336        }
337      }
338      if( ran >= excs )  // 3 previous loops continued to the end
339      {
340        quasiElastic = true;
341        return;
342      }
343      np--; nm--; nz--;
344      if( np+1 < nm )
345      {
346        if( np+2 == nm )
347        {
348          currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aXiZero );
349          incidentHasChanged = true;
350          targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
351          targetHasChanged = true;
352        }
353        else   // charge mismatch
354        {
355          currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aSigmaPlus );
356          incidentHasChanged = true;
357          targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
358          targetHasChanged = true;
359          //
360          // correct the strangeness by replacing a pi- by a kaon-
361          //
362          vec.Initialize( 1 );
363          G4ReactionProduct *p = new G4ReactionProduct;
364          p->SetDefinition( aKaonMinus );
365          (G4UniformRand() < 0.5) ? p->SetSide( -1 ) : p->SetSide( 1 );
366          vec.SetElement( vecLen++, p );
367          --nm;
368        }
369      }
370      else if( np+1 == nm )
371      {
372        if( G4UniformRand() < 0.5 )
373        {
374          currentParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aXiZero );
375          incidentHasChanged = true;
376        }
377        else
378        {
379          targetParticle.SetDefinitionAndUpdateE( aProton );
380          targetHasChanged = true;
381        }
382      }
383    }
384  SetUpPions( np, nm, nz, vec, vecLen );
385  return;
386}
387
388 /* end of file */
389 
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.