Data-Driven GEANT4 Classes for Detector Simulations and Event Generation of Neutron Evaporation Reactions

Öz

GEANT4, as an open-source C/C++ library mainly used to code detector simulations in High-Energy Physics, also provides the possiblity to generate pseudo events of a physical process. In this work, new data-driven GEANT4 classes are implemented for a rare process known as Neutron Evaporation reactions in Nuclear Physics where lower energies are relevant. These classes implemented in C/C++ language are derived from an existing class in the library in subject, and the cross-section of the reactions are calculated by including a database of nuclear interactions called ENDF/B-VII (Evaluated Nuclear Data Library). Results produced for some specific cases are presented by comparing specialized simulations written and tested for NEDA (NEutron Detector Array) experiments.

Anahtar Kelimeler

• GEANT4
• Detector Simulations
• Monte Carlo Simulations
• Event Generation
• C/C++ Libraries

Nötron Buharlaşma Tepkimelerinde Algıç Benzetimi ve Olay Üretimi için Veri Güdümlü GEANT4 Sınıfları

Öz

Yüksek Enerji Fiziği alanında temel olarak algıç benzetimleri oluşturmak için kullanılan açık kaynak kodlu bir C/C++ kütüphanesi olan GEANT4 belli bir fiziksel sürecin olay üretimini yapabilme imkanı sağlamaktadır. Bu bildiride, daha düşük enerjilerin söz konusu olduğu Çekirdek Fiziğinde Nötron Buharlaşma tepkimeleri olarak bilinen nadir bir süreç için veri güdümlü yeni GEANT4 sınıfları yazılmıştır. C/C++ dilinde yazılmış bu sınıflar, söz konusu kütüphanede hal-i hazırda tanımlı olan süreç sınıfından türetilmiş olup, etkileşim tesir kesitleri ise ENDF/B-VII (Evaluated Nuclear Data Library) adlı deneysel çekirdek etkileşimlerinin veri tabanı dahil edilerek hesaplanmıştır. Belirli birkaç örnek için üretilen sonuçlar, NEDA (NEutron Detector Array) deneylerine özel yazılmış ve sınanmış olan benzetimlerle karşılaştırmalı olarak sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Algıç Benzetimleri
• Olay Üretimi
• Monte Carlo Benzetimleri
• C/C++ Kütüphaneleri
• GEANT4

Kaynakça

1. Agostinelli, S., et al. [GEANT4] (2003). GEANT4 - a simulation toolkit. Nucl. Instrum. Meth. A 506: 250-303 doi:10.1016/S0168-9002(03)01368-8
2. Brun, R., Rademakers, F., Panacek, S. (2000). ROOT - an object oriented data analysis framework. CERN 13:11. doi:10.5170/CERN-2000-013.11
3. Chadwick, M.B., Obložinský, P., Herman, M., Greene, N.M., McKnight, R.D., Smith, D.L., Young, P.G., MacFarlane, R.E., Hale, G.M. , Frankle, S.C., et al. (2006). ENDF/B-VII.0: Next Generation Evaluated Nuclear Data Library for Nuclear Science and Technology. Nucl. Data Sheets 107: 2931-3060 doi:10.1016/j.nds.2006.11.001
4. Di Nitto, A., et al. (2013). Monte Carlo Simulations of Fusion-Evaporation Reactions for a 2pi Configuration of the NEDA Array. LNL Annual Report 2012: 82.
5. Hüyük, T., Di Nitto, A., Jaworski, G., Gadea, A., Javier Valiente-Dobón, J., Nyberg, J., Palacz, M., Söderström, P. A., Jose Aliaga-Varea, R., de Angelis, G., et al. (2016). Conceptual design of the early implementation of the NEutron Detector Array (NEDA) with AGATA. Eur. Phys. J. A 52 (3): 55 doi:10.1140/epja/i2016-16055-8
6. Jaworski, G., Goasduff, A., Egea Canet, F.J., Modamio, V., Hüyük, T., Triossi, A., Jastrzb, M., Söderström, P. A., Carturan, S. M., Di Nitto A., et al. (2019). The New Neutron Multiplicity Filter NEDA and Its First Physics Campaign with AGATA. Acta Phys. Polon. B 50 (3): 585 doi:10.5506/APhysPolB.50.585
7. Metropolis, N.; Ulam, S. (1949). The Monte Carlo Method. Journal of the American Statistical Association. 44 (247): 335–341. doi:10.1080/01621459.1949.10483310.
8. Swain, J. (1997). Software Tools in High Energy Physics. In International Cosmic Ray Conference. 7: 357.