36
GEANT4 A pla+orm for the simula6on of the passage of par6cles through ma:er FYSKJM5920. Gry M. Tveten, [email protected]

GEANT4 - folk.uio.nofolk.uio.no/gryt/GEANT4_intro_FYSKJM5920.pdf · • GEANT4 willby’ default’only’include’processes ... • Learning’to’run’GEANT4

Embed Size (px)

Citation preview

GEANT4  

A  pla+orm  for  the  simula6on  of  the  passage  of  par6cles  through  ma:er  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

GEANT4  

•  Download  from  geant4.cern.ch  •  Read  installa6on  instruc6ons  for  your  OS  carefully  

•  GEANT4  is  not  a  program,  but  rather  a  pla+orm  for  crea6ng  your  own  simula6ons  

•  Refs:  Nuclear  Instruments  and  Methods  in  Physics  Research  A  506  (2003)  250-­‐303,  and  IEEE  Transac6ons  on  Nuclear  Science  53  No.  1  (2006)  270-­‐278.    

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

GEANT4  is  …  

•  modular.  You  choose  what  to  include.  •  flexible.  It  has  been  used  for  a  large  range  of  applica6ons.  

•  based  upon  evaluated  data  libraries  and  closed  expressions.    

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

GEANT4  is  Monte  Carlo  based  

•  Repeated  random  sampling  •  Well  suited  for  random  

processes  

"Pi  30K"  by  CaitlinJo  -­‐  Own  workThis  mathema;cal  image  was  created  with  Mathema;ca.  Licensed  under  CC  BY  3.0  via  Wikimedia  Commons  -­‐  hGp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pi_30K.gif#/media/File:Pi_30K.gif  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

The  characteris6cs  of  a  high  quality  Monte  Carlo  simula6on  (Sawilowsky)  •   a  good  (pseudo-­‐random)  number  generator  •  The  number  generator  produces  values  that  pass  tests  for  randomness            

•  there  are  enough  samples  to  ensure  accurate  results            

•  the  proper  sampling  technique  is  used            •  the  algorithm  used  is  valid  for  what  is  being  modeled  it  simulates  the  phenomenon  in  ques6on.  

Sawilowsky,  Shlomo  S.  (2003).  "You  think  you've  got  trivials?".  Journal  of  Modern  Applied  Sta6s6cal  Methods  2  (1):  218–225.  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

Typical  applica6ons  for  GEANT4  

•  Planning  experiments  (where  complicated  geometries  are  involved)  

•  Understanding  the  background  in  an  experiment  

•  Determining  the  response  func6on  of  a  detector  /  calibra6on  

•  Designing  your  detectors    

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

Typical  applica6ons  for  GEANT4  

•  Planning  experiments  (where  complicated  geometries  are  involved)  

•  Understanding  the  background  in  an  experiment  

•  Determining  the  response  func6on  of  a  detector  /  calibra6on  

•  Designing  your  detectors    

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

Laser ON

Laser OFF

How  thick  target  can  I  use?    How  many  coincidence  do  I  need  to  see  the  peaks  I’m  interested  in?  Figures  from  MINIBALL@REX-­‐ISOLDE  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

Typical  applica6ons  for  GEANT4  

•  Planning  experiments  (where  complicated  geometries  are  involved)  

•  Understanding  the  background  in  an  experiment  

•  Determining  the  response  func6on  of  a  detector  /  calibra6on  

•  Designing  your  detectors    

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

P.  Zugec  et  al,  NIM  A  760  (2014)  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

Typical  applica6ons  for  GEANT4  

•  Planning  experiments  (where  complicated  geometries  are  involved)  

•  Understanding  the  background  in  an  experiment  

•  Determining  the  response  func;on  of  a  detector  /  calibra;on  

•  Designing  your  detectors    

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

Example:  Photoneutron  experiment  at  NewSUBARU  D.  M.  Filipescu  et  al    (including  Therese  and  Hilde),    PRC  90,  064616  (2014)      Given  a  certain  photon  distribu6on,  what  is  the  response  of  the  detector?      

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

(ΔE tot )2 = (ΔEdet )

2 + (ΔE electr )2 + (ΔEbeam )

2 + ...

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

Unfolding  your  spectra  (OCL  data)  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

Typical  applica6ons  for  GEANT4  

•  Planning  experiments  (where  complicated  geometries  are  involved)  

•  Understanding  the  background  in  an  experiment  

•  Determining  the  response  func6on  of  a  detector  /  calibra6on  

•  Designing  your  detectors    

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

What  is  ”built  in”  in  GEANT4?  

(ΔEtot )2 = (ΔEdet )

2 + (ΔEelectr )2 + (ΔEbeam )

2 +...

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

What  is  ”built  in”  in  GEANT4?  

(ΔEtot )2 = (ΔEdet )

2 + (ΔEelectr )2 + (ΔEbeam )

2 +...

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

What  is  ”built  in”  in  GEANT4?  

(ΔEtot )2 = (ΔEdet )

2 + (ΔEelectr )2 + (ΔEbeam )

2 +...

Any  effect  due  to  the  electronics  must  be  modelled  by  you    and  programmed!  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

How  to  download,  install  and  run  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

What  will  your  files  look  like?  

Files  folder  for  module   src/  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

How  to  run  an  example  

h:ps://geant4.web.cern.ch/geant4/UserDocumenta6on/UsersGuides/ForApplica6onDeveloper/html/ch02.html    

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

In  the  world  of  MIPs  things  simplify  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

MIPs  and  what  we  do  

•  GEANT4  will  by  default  only  include  processes  relevant  for  high  energy  physics  

•  MIPs  are  simpler  and  the  calcula6ons  are  faster  

•  For  low  energy  nuclear  physics  you  must  specify  what  processes  to  include  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

MODULES  MADE  FOR  OCL  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

One  scin6llator  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

CACTUS  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

SiRi  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]  

Exercises  in  GEANT4  

•  Learning  to  run  GEANT4  •  Simula6ng  gamma-­‐rays  entering  into  a  large  volume  LaBr3  scin6llator  detector  

FYS-­‐KJM5920.  Gry  M.  Tveten,  [email protected]