Geant4

Ця стаття про обчислювальну платформу. Про освітню та наукову інтернет-мережу див. GÉANT.
У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Geant (значення).

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].

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[en].

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. ↑ а б Geant4 collaboration. Архів оригіналу за 31 жовтня 2016. Процитовано 30 жовтня 2016.
  2. ↑ а б 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 11.2 Release Notes. — Geant4 Collaboration, 2023. — 8 грудня. — Дата звернення: 08.12.2023.
  4. ↑ The geant4 Open Source Project on Open Hub: Languages Page — 2006.
    d:Track:Q124688
  5. ↑ а б Geant4 Software License. geant4.org. 28.06.2006. Архів оригіналу за 10 жовтня 2016. 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 [Архівовано 15 грудня 2016 у Wayback Machine.] — каталог проектів по використанню Geant4 у космічних дослідженнях
  • Geant4-DNA [Архівовано 21 листопада 2016 у Wayback Machine.] — моделювання ранніх біологічних пошкоджень, викликаних іонізуючим випромінюванням на рівні ДНК