用Geant4模拟卢瑟福散射

• 实验内容可参考盖革-马斯登实验
• 模拟一个实验：
  • 探测器系统的几何
  • 探测器中发生的物理过程

用户强制要做的操作

Geant4主要让用户通过类继承的方式进行模拟，其中有三个类中的成员函数必须让用户进行重写，重写这些函数的过程就相当于定义了探测器的几何、实验的初始粒子行为(事例初始化)、模拟物理过程使用的模型。

探测器几何

用DetectorConstruction继承G4VUserDetectorConstruction，并在Construct()方法中定义材料和几何形状。

• Geant4几何体的构建可以看成三个“阶段”

  • Solid：描述几何体的形状大小
  • Logic Volume：在Solid基础上描述构成的材料
  • Physical Volume：在LogicVolume的基础上描述几何体摆放的位置

  这样可以看出，一个LogicVolume可以在不同的位置放置成为多个PhysicalVolume

  只有在几何体摆放完成之后，才是“真实存在的”，Geant4中称为"touchable"

• 参考Geant4手册查看具体如何定义Solid、LogicVolume、PhysicalVolume

  同时也可以查看已经提供的examples

事例初始化

用PrimaryGeneratorAction继承G4VUserPrimaryGeneratorAction

• 一个初始粒子的行为相当于实验的一个事例的生成，每个事例的开始都会调用该类中的函数GeneratePrimaries()
• 函数GeneratePrimaries(G4Event* anEvent)中必须要实例化一个G4VUserPrimaryGeneratorAction的具体类(也即PrimaryGeneratorAction)，这通过调用generatePrimaryVertex(anEvent)完成
• 这个类中需要将你的粒子生成器作为成员变量，简单的粒子生成器如ParticleGun

建议结合examples查看如何使用

物理列表

• Geant4 无法提供一种单一的建模算法来覆盖从零到 TeV 尺度的整个能域，也无法覆盖所有已知的过程和粒子，因此产生了物理列表的概念。
• 在执行模拟任务时，通常会使用多种模型的组合。模型只在有限的能量范围内有效，而在同一范围内可能存在相互竞争的模型，每两个相邻模型的有效范围可能会有重叠。
• 虽然原则上物理列表的制作由用户自行决定，但为了方便许多用户应用，Geant4有许多预制的物理列表。这些物理列表由 Geant4 开发团队提供支持，可推荐用于特定的物理任务。不过，根据特定项目的需求，用户可能希望实现自己的自定义物理列表。
• 物理列表的定义的几个示例以及更多详情参考用户手册。