آموزش Geant4 – معرفی ذرات و نحوه استفاده در فایل‌های ماکروبادی
در این بخش از مجموعه آموزش‌های Geant4 در آکادمی پرتویار، به بررسی یکی از پایه‌ای‌ترین مفاهیم در شبیه‌سازی‌های مونت‌کارلو می‌پردازیم: ذرات در Geant4. شناخت دقیق انواع ذرات و نحوه فراخوانی آن‌ها در فایل‌های ماکروبادی، گام اول برای طراحی یک شبیه‌سازی موفق است.
دسته‌بندی ذرات در Geant4
Geant4 مجموعه‌ای گسترده از ذرات را در قالب کلاس‌های داخلی تعریف کرده که شامل ذرات بنیادی، مرکب، یون‌ها و حتی ذرات مجازی برای تست هندسه می‌شود. در ادامه، دسته‌بندی اصلی این ذرات را مرور می‌کنیم:
۱. لپتون‌ها (Leptons)
ذرات سبک و بدون اندرکنش قوی:
-
الکترون:
e- -
پوزیترون:
e+ -
میون‌ها:
mu-,mu+ -
نوترینوها:
nu_e,nu_mu,nu_tau
۲. فوتون‌ها (Photons)
ذرات بدون جرم و بار:
-
فوتون گاما:
gamma -
فوتون نوری:
opticalphoton
۳. مزون‌ها (Mesons)
ذرات مرکب با جرم متوسط:
-
پیون‌ها:
pi+,pi-,pi0 -
کاون‌ها:
K+,K-,K0
۴. باریون‌ها (Baryons)
ذرات سنگین‌تر مانند:
-
پروتون:
proton -
نوترون:
neutron -
آنتی‌پروتون، آنتی‌نوترون، و سایر باریون‌ها
۵. یون‌ها (Ions)
هسته‌های اتمی با بار مشخص:
-
یون‌های خاص با دستور
/gun/ionتعریف می‌شوند.
۶. ذرات تستی و مجازی
برای بررسی مسیر بدون تعامل فیزیکی:
-
geantino -
chargedgeantino
نحوه فراخوانی ذرات در فایل‌های ماکروبادی
در Geant4، فایل‌های macro با پسوند .mac برای اجرای شبیه‌سازی بدون نیاز به کدنویسی مستقیم استفاده می‌شوند. برای تعیین نوع ذره، از دستور زیر استفاده می‌شود:
/gun/particle [نام_ذره]
برای یون‌ها، دستور کامل‌تر به شکل زیر است:
/gun/particle ion
/gun/ion [Z] [A] [Q] [E]
مثال: شلیک یون نیتروژن-۱۴ با بار +1 و انرژی 100 MeV
/gun/particle ion
/gun/ion 7 14 1 100 MeV
جدول نام ذرات و نحوه فراخوانی در فایل ماکرو
| دسته‌بندی | نام ذره در Geant4 | دستور در فایل ماکرو |
|---|---|---|
| لپتون‌ها | e-, e+ |
/gun/particle e- |
mu-, mu+ |
/gun/particle mu+ |
|
nu_e, nu_mu |
/gun/particle nu_mu |
|
| فوتون‌ها | gamma |
/gun/particle gamma |
opticalphoton |
/gun/particle opticalphoton |
|
| مزون‌ها | pi+, pi-, pi0 |
/gun/particle pi0 |
K+, K-, K0 |
/gun/particle K+ |
|
| باریون‌ها | proton, neutron |
/gun/particle proton |
anti_proton |
/gun/particle anti_proton |
|
| یون‌ها | ion |
/gun/particle ion |
/gun/ion Z A Q E |
||
| تستی | geantino |
/gun/particle geantino |
chargedgeantino |
/gun/particle chargedgeantino |
جمع‌بندی
درک ساختار ذرات در Geant4 و نحوه استفاده از آن‌ها در فایل‌های ماکروبادی، پایه‌ای‌ترین مهارت برای هر کاربر این ابزار است. این آموزش به‌عنوان بخشی از مسیر یادگیری Geant4 در آکادمی پرتویار، به شما کمک می‌کند تا شبیه‌سازی‌های دقیق‌تر، قابل‌اعتمادتر و قابل‌توسعه‌تری طراحی کنید.
