DOME: Emisión de Muones Orientados Discretos en Simulaciones GEANT4
Autores: Topuz, Ahmet Ilker; Kiisk, Madis; Giammanco, Andrea
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
DOME: Emisión de Muones Orientados Discretos en Simulaciones GEANT4
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión del conocimiento
Palabras clave
Simulación
Tomografía de muones
Fuente de partículas
GEANT4
Hemisferio
Coordenadas cartesianas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La simulación de la tomografía de muones requiere una fuente de partículas multidireccional que atraviese una serie de detectores horizontales de aceptación angular limitada que se utilizan para rastrear muones de rayos cósmicos. En este estudio, describimos una estrategia simple que puede utilizar simulaciones de GEANT4 para producir una fuente de partículas hemisférica. Inicialmente generamos puntos aleatorios en una superficie esférica de radio práctico utilizando distribuciones gaussianas para los tres componentes de las coordenadas cartesianas, obteniendo así una superficie generadora para la posición inicial de las partículas a rastrear. Dado que no requerimos la mitad inferior de la esfera, tomamos el valor absoluto de la coordenada vertical, lo que resulta en un hemisferio. A continuación, dirigimos las partículas generadas hacia el cuerpo objetivo favoreciendo selectivamente la dirección del momento a lo largo del vector construido entre un punto aleatorio en la superficie hemisférica y el origen del objetivo, minimizando así la pérdida de partículas a través del sesgo de la fuente. También discutimos un segundo esquema donde se realiza la transformación de coordenadas entre las coordenadas esféricas y cartesianas, y se aplica el procedimiento de sesgo de la fuente anterior para orientar los muones generados hacia el objetivo. Finalmente, se discute una receta basada en planos restrictivos de nuestro estudio anterior. Implementamos nuestras estrategias utilizando G4ParticleGun en el código de GEANT4. Si bien aplicamos estas técnicas a simulaciones para la tomografía de muones a través de dispersión, estos esquemas de fuente pueden aplicarse a estudios similares en ciencias atmosféricas, ingeniería espacial y astrofísica donde una fuente de partículas en 3D es una necesidad.
Descripción
La simulación de la tomografía de muones requiere una fuente de partículas multidireccional que atraviese una serie de detectores horizontales de aceptación angular limitada que se utilizan para rastrear muones de rayos cósmicos. En este estudio, describimos una estrategia simple que puede utilizar simulaciones de GEANT4 para producir una fuente de partículas hemisférica. Inicialmente generamos puntos aleatorios en una superficie esférica de radio práctico utilizando distribuciones gaussianas para los tres componentes de las coordenadas cartesianas, obteniendo así una superficie generadora para la posición inicial de las partículas a rastrear. Dado que no requerimos la mitad inferior de la esfera, tomamos el valor absoluto de la coordenada vertical, lo que resulta en un hemisferio. A continuación, dirigimos las partículas generadas hacia el cuerpo objetivo favoreciendo selectivamente la dirección del momento a lo largo del vector construido entre un punto aleatorio en la superficie hemisférica y el origen del objetivo, minimizando así la pérdida de partículas a través del sesgo de la fuente. También discutimos un segundo esquema donde se realiza la transformación de coordenadas entre las coordenadas esféricas y cartesianas, y se aplica el procedimiento de sesgo de la fuente anterior para orientar los muones generados hacia el objetivo. Finalmente, se discute una receta basada en planos restrictivos de nuestro estudio anterior. Implementamos nuestras estrategias utilizando G4ParticleGun en el código de GEANT4. Si bien aplicamos estas técnicas a simulaciones para la tomografía de muones a través de dispersión, estos esquemas de fuente pueden aplicarse a estudios similares en ciencias atmosféricas, ingeniería espacial y astrofísica donde una fuente de partículas en 3D es una necesidad.