粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)分析ppt課件

1、粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)中的數(shù)粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)分析據(jù)分析楊振偉清華大學(xué)第八講:Geant4 的探測(cè)器模擬引見(3)上講回想上講回想n粒子定義粒子定義n G4ParticleDefinition G4ParticleDefinitionn 6 6大類粒子：大類粒子：G4LeptonConstructorG4LeptonConstructorn G4BosonConstructor G4BosonConstructorn G4MesonConstructor G4MesonConstructorn G4BaryonConstructor G4BaryonConstructorn G4Ion

2、Constructor G4IonConstructorn G4ShortlivedConstructorG4ShortlivedConstructorn產(chǎn)生主事例：產(chǎn)生主事例：G4ParticleGunG4ParticleGunn物理過程：電磁、強(qiáng)作用、衰變、光輕子物理過程：電磁、強(qiáng)作用、衰變、光輕子- -強(qiáng)強(qiáng)子作用、光學(xué)、參數(shù)化、輸運(yùn)子作用、光學(xué)、參數(shù)化、輸運(yùn)( (必要過程必要過程) )本講要點(diǎn)n產(chǎn)生主事例n G4HEPEvtInterfacen敏感探測(cè)器n取出敏感探測(cè)器的數(shù)據(jù)，并存入ROOT格式文件事例產(chǎn)生子接口nG4HEPEvtInterfacen 很多時(shí)候，事例產(chǎn)生子曾經(jīng)存在，而且是

3、Fortran言語(yǔ)。Geant4并不直接鏈接這些Fortran程序，而是提供了一個(gè)接口：n G4HEPEvtInterface讀取事例產(chǎn)生子生成的ASCII文件中的信息，重新生成G4PrimaryParticle對(duì)象，并關(guān)聯(lián)到對(duì)應(yīng)的G4PrimaryVertexn也就是說，G4HEPEvtInterface將/HEPEVT/公共塊的信息轉(zhuǎn)換為一個(gè)O-O數(shù)據(jù)構(gòu)造。這個(gè)公共塊在高能物理中被廣泛運(yùn)用。用/HEPEVT/公共塊生成ASCII文件common block將以下量寫入文件中第一行：NHEP，當(dāng)前事例粒子數(shù)(包括中間態(tài))隨后的NHEP行：每個(gè)粒子的ISTHEP,IDHEP,JDAHEP,PH

4、EP信息ISTHEP：粒子形狀；IDHEP：粒子PDG號(hào)；JDAHEP：粒子衰變產(chǎn)物位置的指針；PHEP(1-3,5)：粒子x,y,z動(dòng)量，能量，質(zhì)量以HEPEVT格式輸出的ASCII文件 102 3 11 0 0 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.25000000E+03 0.51000000E-03 3 -11 0 0 0.00000000E+00 0.00000000E+00 -0.25000000E+03 0.51000000E-03 3 11 0 0 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.24999999E+03 0.00000

5、000E+00 3 -11 0 0 0.00000000E+00 0.00000000E+00 -0.25000000E+03 0.00000000E+00 3 11 0 0 0.37396914E-02 0.15234913E-02 0.24585E+03 0.00000000E+00 3 -11 0 0 -0.93164320E-02 0.27396574E-01 -0.24687934E+03 0.00000000E+00 3 23 0 0 -0.55767406E-02 0.28920195E-01 -0.54934906E+01 0.48823428E+03 3 2 0 0 0.19

6、070032E+02 0.24337596E+03 -0.48627266E+01 0.33000000E+00 3 -2 0 0 -0.19075609E+02 -0.24334704E+03 -0.63076405E+00 0.33000000E+00 2 23 16 26 -0.55767406E-02 0.28920195E-01 -0.54934906E+01 0.48823428E+03 1 22 0 0 0.93164331E-02 -0.27396573E-01 -0.31205891E+01 0.00000000E+00 1 22 0 0 -0.81046576E-03 -0

7、.82301151E-04 0.14162632E+00 0.00000000E+00 .175 . 比如：下面這個(gè)事例表示該事例共102個(gè)粒子(包括中間態(tài))，隨后的102行分別為這102個(gè)粒子的詳細(xì)信息：第一列為粒子形狀(3：對(duì)撞入射粒子或其它；2：衰變了；1：存在的粒子；0：空)， 第2列為粒子PDG號(hào)，最后4列分別為粒子的x，y，z方向動(dòng)量和質(zhì)量。運(yùn)用HEPEvtInterface的例子參見例子N04，在ExN04PrimaryGeneratorAction中：ExN04PrimaryGeneratorAction:ExN04PrimaryGeneratorAction() const

8、char* filename = pythia_event.data; /讀取pythia_event.data HEPEvt = new G4HEPEvtInterface(filename); void ExN04PrimaryGeneratorAction:GeneratePrimaries(G4Event* anEvent) /設(shè)定主頂點(diǎn)位置，產(chǎn)生主頂點(diǎn) HEPEvt-SetParticlePosition(G4ThreeVector(0.*cm,0.*cm,0.*cm); HEPEvt-GeneratePrimaryVertex(anEvent); 其中HEPEvt在頭文件中定義：

9、G4VPrimaryGenerator* HEPEvt;注：main函數(shù)或者mac文件中設(shè)定beamOn事例數(shù)不能超越ASCII中事例數(shù)。敏感探測(cè)器(Sensitive Detector)nSD的首要義務(wù)是經(jīng)過粒子“跡(track)上的“步(step)的信息，構(gòu)造“擊中(hit)。n 這些擊中經(jīng)過數(shù)字化，被讀出幾何讀出的信息是真正的模擬結(jié)果。(當(dāng)然在模擬中我們也可以忽略數(shù)字化而直接讀出hit的信息)n用戶敏感探測(cè)器承繼于籠統(tǒng)基類G4VSensitiveDetector，用戶需求完成3個(gè)主要函數(shù)：nProcessHits(G4Step* aStep, G4TouchableHistory*)n

10、構(gòu)造“擊中，被G4SteppingManager調(diào)用nInitialize(G4HCofThisEvent* HCE)n 初始化，事例開場(chǎng)時(shí)調(diào)用，指定構(gòu)造的“集中與當(dāng)前事例關(guān)聯(lián)起來nEndOfEvent(G4HCofThisEvent*)n 事例終了時(shí)調(diào)用 參見例子N02/src/ExN02TrackerSD定義和添加敏感探測(cè)器 在探測(cè)器構(gòu)造中添加敏感探測(cè)器，比如：/SDManagerG4SDManager* SDman = G4SDManager:GetSDMpointer();/創(chuàng)建敏感探測(cè)器G4String trackerChamberSDname = ExN02/TrackerCham

11、berSD;ExN02TrackerSD* aTrackerSD = new ExN02TrackerSD( trackerChamberSDname );/添加到SDManagerSDman-AddNewDetector( aTrackerSD ); /為logical體積設(shè)定敏感探測(cè)器!logicChamber-SetSensitiveDetector( aTrackerSD ); 參見例子N02/src/ExN02DetectorConstruction1.定義Hits，如ExN02TrakcerHit2.定義SD，如ExN02TrackerSD3.在DetectorConstructi

12、on()中添加SD讀取敏感探測(cè)器的信息在EventAction類的EndOfEventAction()函數(shù)中，可以讀取該事例中存儲(chǔ)的Hits。比如可以在ExN02EventAction中參與下面代碼，查看每個(gè)事例中的Hits數(shù)目：/獲得該事例的HitsCollection(能夠不止一個(gè))G4HCofThisEvent* hc = evt-GetHCofThisEvent();G4int NbOfColl = hc-GetNumberOfCollections();/獲得第0個(gè)HitsCollection，即ExN02TrackerHitsCollection/也可以經(jīng)過CollectionID

13、獲得ExN02TrackerHitsCollection *hitsC = hc-GetHC(0);/該Collection中Hits數(shù)目G4int sizehits = hitsC-entries();.當(dāng)然，他也可以將hitsC中的Hits挨個(gè)讀取出來，并獲取這些Hits的詳細(xì)信息。將模擬結(jié)果寫入root文件GNUMakefile中添加調(diào)用root需求的頭文件的目錄和庫(kù)，即在G4EXLIB := true一行后面參與： ROOTCFLAGS = $(shell root-config -cflags) ROOTLIBS = $(shell root-config -libs) ROOTGL

14、IBS = $(shell root-config -glibs) CPPFLAGS += $(ROOTCFLAGS) EXTRALIBS += $(ROOTLIBS) $(ROOTGLIBS)2) 在main函數(shù)新建TFile，定義TTree (全局變量)3) 在EventAction的EndOfEventAction()函數(shù)中搜集需求的數(shù)據(jù)，填充到TTree。(也可以直接在SD中搜集)4) 在RunAction中將TFile寫入硬盤。(也可以在主函數(shù)main()中寫入)參見/yangzw/CourseDataAna/examples/Lec8.tgz小結(jié)小結(jié)nG4HEPEvtInterfacen 主產(chǎn)生子主產(chǎn)生子(PrimaryGenerator)的一種，直的一種，直接讀取接讀取ASCII文件中以文件中以HEPEVT格式存儲(chǔ)的事格式存儲(chǔ)的事例。例。n敏感探測(cè)器的添加和定義敏感探測(cè)器的添加和定義n 在在DetectorConstruction中，不但要將中，不但要將SD添加給添加給SDManager，還要指定相應(yīng)的，還要指定相應(yīng)的logical體積。體積。n將結(jié)果存儲(chǔ)到將結(jié)果存儲(chǔ)到root文件中文件中n 在在EventAction中搜集數(shù)