С момента открытия ядра атома прошло чуть более ста лет, но изучение найденного микромира, развивалось семимильными шагами. Появились новые направления в науке: физика высоких энергий, ядерная физика, радиационная физика и т.д. Предоставились более широкие возможности для изучения космоса. Результатом развития этих направлений стала возможность создания томографии и успешное использование её в медицине, производства детекторов для регистрации радиационного фона, появления атомной энергетики.
Так как в физике частиц приходится иметь дело со взаимодействием частиц, а их количество может измеряться миллионами. Для решения таких задач аналитический метод предлагает описывать взаимодействие частиц интегрально—дифференциальными уравнениями, при этом для учета всех дополнительных происходящих процессов придется вводить дополнительные уравнения. Это получается очень неудобно и затрачивается очень много времени. В таких задачах уместно использовать метод Монте—Карло, который позволит значительно уменьшить затраченное время и получить результат с удовлетворительной погрешностью [1] . Единственное условие, которое накладывает метод Монте—Карло на моделирование опыта, это большое количество повторений процесса, что в свою очередь требует большие вычислительные мощности ЭВМ.
Изучение микромира зашли так далеко, что для исследования нужны установки, которое в строительстве обходятся очень дорого. Поэтому было бы разумно, перед тем как строить, промоделировать нужные процессы. Моделирование может помочь получить правильную конфигурацию установки, ее размеры. Даже на уже установленном оборудование требуется моделирование, так как сами запуски являются дорогими. И нужно получить максимальную эффективность каждого запуска установки. Из—за быстрых темпов роста компьютерной мощности, возникает доступность моделирования, что порождает спрос на специальные программы. Для этих целей был разработан пакет программ Geant4 [2] . Разработан данный пакет программ в исследовательском центре CERN [3] , разработка новых библиотек, поддержка выпущенных версий так же производится сотрудниками CERN.
Целью данной выпускной работы является моделирование процесса детектирования заряженных частиц в интервале от 0,5—5 ГэВ с помощью кристаллов Lu2SiO5, PbWO^, CsIи оценочное сопоставление полученных данных радиационной стойкости, с помощью пакета программ Geant4.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
• Установка и отладка пакета программ Geant4.
• Программная реализация опытов с кристаллами.
• На основе полученных данных построить графики и оценить результат.
Экспериментальная физика элементарных частиц не стоит на месте, и с каждым годом ученым требуются все более современные установки, для того, чтобы регистрировать взаимодействия заряженных частиц на высоких энергиях даже имея возможность проводить исследования на ускорителях нужно использовать программу для моделирования процессов, т.к. она сэкономит бюджет и время проектирования модернизации установки. Есть возможность в программе наладить процессы и выбрать самую оптимальную конфигурацию, которую можно уже будет запустить на ускорителе. Пакет программ Оеап14 идеально подходит для данных задач. Главное преимущество Оеап14—это гибкое описание геометрии, наличие нескольких графических драйверов для отрисовки опыта, множество библиотек физических процессов. Библиотеки все время добавляются. Метод Монте—Карло—реализованный в Оеап14 позволяет моделировать случайное взаимодействие ионизирующего излучения с веществом без использования интегрально—дифференциальных уравнений.
Для достижения цели работы, мной были проделаны следующие задачи:
• развернул программный комплекс Оеап14
• провел тестовые работы
• провел моделирование для типичной установки со сцинтилляционным детектором, с тремя типами кристаллов (Ьи2ЗгО5, Сз1, РЪ№О4), для трех типов
По полученным величинам потерь энергии, напрямую связанным со световыходом, можно оценить перспективы использования кристалла в эксперименте. В нашем случае сравнительно новый кристалл Ьи23гО5, часто используемый в медицинском оборудовании, можно задействовать в экспериментальных установках физики высоких энергий, т.к. по радиационной стойкости он лучше чем РЬ'№О4И СзР Световыход у Ьи231О5 выше чем у РЬЖО^ И он более неприхотлив в обслуживании чем СзТ.
