Geant4
| 開發者 | Geant4 Collaboration |
|---|---|
| 當前版本 | |
| 源代碼庫 | |
| 編程語言 | C++ |
| 操作系統 | 跨平台 |
| 類型 | 計算物理學 |
| 許可協議 | 自由軟體 |
| 網站 | http://geant4.org |
Geant4（GEometry ANd Tracking，幾何和跟蹤）是由歐洲核子研究組織（CERN）基於C++面向對象技術開發的蒙特卡羅應用軟件包，用於模擬粒子在物質中輸運的物理過程。相對於MCNP、EGS等商業軟件來說，它的主要優點是源代碼完全開放，用戶可以根據實際需要更改、擴充Geant4程序[3]。
歷史
CERN和KEK（日本高能加速器研究機構）在1993年曾經研究如何在Geant3中使用現代化的計算機技術，後來CERN的探測器研究委員會組織了來自歐洲、俄羅斯、加拿大、日本和美國的幾十個實驗室、高校和研究機構的超過100名科學家和工程師進行合作，基於C++語言，利用面向對象的程序設計技術對已有的模擬程序進行了重新構造。這項工程被稱為RD44，初步研究在1998年12月完成，隨後在1999年2月Geant4建立了起來，並且在不斷的發展和完善過程中得到了用戶的支持和維護[4]。目前Geant4已經廣泛應用於核物理、核技術、空間物理、醫學研究等領域。
特點
Geant4分為許多模塊，分別負責處理幾何跟蹤，探測器響應，運行管理，可視化和用戶界面。對許多物理模擬來說，這意味可以在實現細節上花費較少時間，使得研究者可以立刻着手從事模擬工作中重要的方面。 以下是這些模塊所實現功能的總結：
- 幾何：是對實驗的物理布局的定義，包括探測器，吸收體的形狀、大小、材料等；
- 跟蹤：通過追蹤粒子穿過介質時發生的物理過程（碰撞、反應、吸收等），確定粒子的路徑和狀態；
- 探測器響應：記錄到達探測器的粒子的信息，預測真實探測器將會做出何種反應；
- 運行管理：記錄每一次運行（由一系列事件組成）中的信息，在多次運行之間可以對運行參數進行設置；
- Geant4提供包括OpenGL在內的一系列可視化接口，以及基於Tcsh的交互界面。
應用
由於具有良好的通用性和擴展能力，Geant4在涉及微觀粒子與物質相互作用的諸多領域獲得了廣泛應用。
- 太空應用，用於模擬太空環境中宇宙射線對飛行器設備的損害；
- 微電子學，研究電離作用對微電子器件的影響；
- 輻射醫學，模擬放射線對生物體組織的各種效應;
- 屏蔽計算，對光子、中子等粒子經過屏蔽層後衰減程度以及在屏蔽層中產生的能量沉積等進行研究。
參考資料
- ^ Geant4 11.2-beta-01 Release Notes. 2023年6月30日.
- ^ Release 11.2.1. 2024年2月16日 [2024年2月20日].
- ^ 仇小鵬等，基於VC++.Net開發Geant4數值模擬程序，《計算機仿真》 2007年06期
- ^ Geant4安裝和入門