jour4c

1.0

GEOMETRIE

Une navette spatiale est modelisee par un cylindre d'Aluminium. A l'interieur de la cabine se trouve un plancher, egalement en Aluminium. La navette est placée dans l'espace ('World') : une boite aussi petite que possible.

Un (mini)astronaute est placé sur le plancher.

COMMENT DEMARRER ?

• lire le code : jour4c.cc (main) et les 6 classes DetectorConstruction, PhysicsList, PrimaryGeneratorAction, RunAction, EventAction, SteppingAction

• compiler et generer un executable :

    	% gmake
  

• executer jour4c en mode interactif avec visualisation :

  	% $G4WORKDIR/bin/$G4SYSTEM/jour4c
  
  	Idle> /tutorial/gun/rndm off
  	....
  	Idle> /run/beamOn 1	
  	....
  	Idle> exit
  

• executer jour4c en mode batch avec une macro :

  	% $G4WORKDIR/bin/$G4SYSTEM/jour4c run1.mac
   

EXERCICES

Lire la classe PhysicsList, en particulier les fonctions ConstructParticles() et ConstructEM()

Quelle est la valeur par defaut du seuil de production des particules secondaires ?

Exercice 1: proton incident

note : pour une meilleure visualisation des phenomemes et pour augmenter la statistique, on pourra utiliser la commande : /tutorial/gun/rndm off (par exemple la mettre dans la macro vis.mac)

On a aussi, temporairement, changer le materiau de la navette : Air (voir DetectorConstruction)

a) quelle est l'ordre de grandeur de l'energie maximale des protons completement absorbes dans l'astronaute ?

b) visualiser ~100 evenements un peu au dessous de cette energie

c) desactiver le multiple scattering :

   	/process/list
	/process/inactivate msc
	/run/beamOn 100

d) effet des cuts sur l'emission des d-rays :

   	/run/setCut 10 um
	/run/beamOn 100   (attendre ...)
	
        /run/setCut 1 km
	/run/beamOn 100
     
     	/process/activate msc
	/run/beamOn 100
	
	/run/setCut 1 mm
	/run/beamOn 1000   	Expliquer l'image
	....
	exit

quelles sont les valeurs du seuil de production des d-rays dans l'eau et dans l'air pour cut = 10um, 1mm, 1km ?

e) (travail en batch)

• si necessaire,activer le flag G4ANALYSIS_USE et executer le programme avec la macro run2.mac
• analyser les histogrammes resultant. Expliquer l'allure de l'histogramme 2
• sauvegarder ces histogrammes sous un autre nom (par exemple proton.root)

Exercice 2 : e- incident

quels sont les processus de physique qui s'appliquent a un e- ?

a)

   	/gun/particle e-
	/run/beamOn
	/run/beamOn 10
	
	/process/list
	/process/inactivate eBrem
	/run/beamOn 10
	
	/gun/energy 80 MeV
	/run/beamOn 100
	/process/activate eBrem
	/run/beamOn 10

b)

   	/run/setCut 10 km   quel est l'effet de cette valeur ?
   	/run/beamOn 100

c)

   	/gun/particle e+
  	/run/beamOn
	...........
	faire plusieurs fois, un a un.   Expliquer les evenements
	..........
	exit

d) (travail en batch)

• si necessaire,activer le flag G4ANALYSIS_USE et executer le programme avec la macro run3.mac
• analyser les histogrammes resultant. Expliquer l'allure de l'histogramme 2
• sauvegarder ces histogrammes sous un autre nom (par exemple electron.root)
• comparer avec les histos de l'exercice 1

Exercice 3 : gamma incident

quels sont les processus de physique qui s'appliquent a un photon ?

a)

       /gun/particle gamma
       /gun/energy 10 keV
       /run/beamOn
       ...........
       faire plusieurs fois, un a un.   Expliquer les evenements
       ...........

b) meme exercice a 100 keV, 1 MeV, 10 MeV, 50 MeV (faire cut=10km)

Exercice 4 : champ magnetique et gamma conversion

dans DetectorConstruction (et son Messenger) on a implemente le code pour creer un champ magnetique uniforme, parallele a l'axe z. Voir la fonction : DetectorConstruction::SetMagField()

a)

   	/run/beamOn
   	/tutorial/det/setField 4 tesla
	/run/beamOn
	/tutorial/det/setField -10000 gauss
	/run/beamOn
	/tutorial/det/setField 0 tesla
	/run/beamOn
	...........

b) la figure gammaConversion.pdf represente la conversion d'un photon en paire (e+,e-). Essayer de produire un evenement semblable.

note 1 : il faut jouer avec l'energie du photon, la valeur du champ magnetique, la valeur du cut et l'inactivation de certains processus.

note 2 : pour ameliorer la qualite du dessin, on peut limiter 'a la main' la longueur d'un step avec la commande

   		/tutorial/det/stepMax  xx mm

reponse : voir gammaConversion.mac

Exercice 5 : acces aux sections efficaces

• copier l'exemple TestEm0 dans votre directoire de travail : cp -rf $G4INSTALL/examples/extended/electromagnetic/TestEm0 $G4WORKDIR
• lire README
• compiler et executer (en batch ou en interactif)
• quelles sont les valeurs du libre parcours moyen, dans l'eau :
  • un photon de 10 keV, 1 MeV, 50 MeV ?
  • un e- de 80 MeV ?
  • un proton de 280 MeV ?

Exercices supplementaires :

voir http://lappweb.in2p3.fr/~maire/tutorials/exercises.pdf