Geant4

Geant4 (англ. GEometry ANd Tracking) — система бібліотек програм, призначена для симуляції проходження елементарних частинок крізь речовину за допомогою методу Монте-Карло[2][6]. Geant4 є наступником серії GEANT, розробленої в CERN і є першою, яка використовує об'єктно-орієнтоване програмування (С++). Розробку бібліотеки, її супровід та підтримку користувачів проводить міжнародна спільнота[1].

Geant4
Візуалізація симуляції.
Детектор зображено червоним, випромінювання зеленим
Тип Бібліотека програм обчислювальної фізики
Розробник Geant4 Collaboration[1]
Перший випуск 1998 (1998)[2]
Стабільний випуск 10.6[3] (6 грудня 2019 (2019-12-06))
Репозиторій ssh://git@gitlab.cern.ch:7999/geant4/geant4.git, https://github.com/Geant4/geant4
Платформа багатоплатформне
Операційна система Linux, Mac OS X, Windows
Мова програмування C++[4]
Ліцензія Geant4 Software License[5]
Онлайн-документація geant4.web.cern.ch/support/user_documentation
Вебсайт geant4.org
 Geant4 у Вікісховищі

Сфера застосування Geant4 — фізика елементарних частинок та ядерні реакції, медична та фізика космічної плазми, дослідження на прискорювачах. Бібліотека використовується у великій кількості дослідницьких проектів по всьому світу. Програмне забезпечення системи та її джерельний код знаходяться у вільному доступі на сайті проекту. До версії 8.1, випущеної 30 червня 2006 року, бібліотека не супроводжувалася конкретною ліцензією, починаючи з цієї версії система поширюється на умовах Geant4 Software License[5].

Можливості

Geant4 включає в себе можливості для роботи з геометричними властивостями систем, відстеження треків частинок та відгуку детектора, керування запусками, візуалізації та організації інтерфейсу користувача.

Нижче наведено стислий виклад функцій кожної з перерахованих вище частин системи:

  • Геометрія — аналіз схеми розміщення експерименту, в тому числі детекторів, поглиначів тощо, беручи до уваги, як ця схема впливатиме на траєкторій частинок в експерименті.
  • Трекінг (відстеження треків) — симуляція проходження частинок крізь матерію. Це передбачає враховування можливих взаємодій і процесів радіоактивного розпаду.
  • Керування запусками — запис протоколів кожного «запуску» (набору «подій») та налаштування різних конфігурацій експерименту між запусками.
  • Візуалізація та інтерфейс користувача забезпечуються рядом можливостей, включно з OpenGL та tcsh.

Також Geant4 має базові можливості для побудови гістограм. Для реалізації розширених можливостей аналізу даних він вимагає зовнішнього програмного забезпечення, яке підтримує абстрактний інтерфейс аналізу даних.

Починаючи з версії 10.0, бібліотека також підтримує багатопотоковість, даючи можливість використання локальної пам'яті ниток для організації ефективної паралельної симуляції подій.

Використання у фізиці елементарних частинок

Використання поза межами фізики елементарних частинок
Моделювання релятивістської електронної лавини, спричиненої електричним полем у повітрі, що може відбуватися під час блискавки

Оскільки по своїй природі Geant4 є бібліотекою загального призначення, вона добре підходить для створення обчислювальних систем аналізу взаємодії частинок та матерії у багатьох сферах застосування. Зокрема це:

  • Космічні застосування, де Geant4 використовується для аналізу взаємодії космічного випромінювання і космічної техніки та космонавтів;
  • Медицина, де проводиться симуляція взаємодії випромінювань, що використовуються для лікування;
  • Радіаційні ефекти у мікроелектроніці, де моделюються іонізаційні ефекти у напівпровідниках;
  • Ядерна фізика.

Див. також

Примітки
  1. Geant4 collaboration. Архів оригіналу за 31 жовтня 2016. Процитовано 30 жовтня 2016.
  2. Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.; Apostolakis, J.; Araujo, H. та ін. (2003). Geant4—a simulation toolkit. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 506 (3): 250. Bibcode:2003NIMPA.506..250A. doi:10.1016/S0168-9002(03)01368-8.
  3. Geant4 10.6 Release Notes. — Geant4 Collaboration, 2019. — 6 грудня. — Дата звернення: 06.12.2019.
  4. The geant4 Open Source Project on Open Hub: Languages Page — 2006.
  5. Geant4 Software License. geant4.org. 28.06.2006. Процитовано 30.10.2016.
  6. Allison, J.; Amako, K.; Apostolakis, J.; Araujo, H.; Arce Dubois, P. та ін. (2006). Geant4 developments and applications. IEEE Transactions on Nuclear Science 53: 270. Bibcode:2006ITNS...53..270A. doi:10.1109/TNS.2006.869826.

Посилання
  • Офіційний сайт
  • Geant4 Space Users — каталог проектів по використанню Geant4 у космічних дослідженнях
  • Geant4-DNA — моделювання ранніх біологічних пошкоджень, викликаних іонізуючим випромінюванням на рівні ДНК
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.