シミュレーションの流れ

Geant4シミュレーションにはさまざまな管理者（manager）が登場し、シミュレーションの進行管理を手伝ってくれます。 また、測定の基本単位は「ラン（Run）」で、実際の素粒子物理学分野の実験手順を、パソコンの中で再現した作りになっています。

詳細はBasic concept of Runを参照してください。

メイン関数

 1int main()
 2{
 3    // ランマネージャー
 4    // マルチスレッド対応など、実行環境に応じて、よしなにやってくれる
 5    auto runManager = G4RunManagerFactory::CreateRunManager();
 6
 7    // ジオメトリの作成
 8    // G4VUserDetectorConstructionを継承
 9    // DetectorConstruction::Construct()を実行
10    runManager->SetUserInitialization(new DetectorConstruction);
11
12
13    // 相互作用モデル
14    // G4VModularPhysicsListの具象クラスを利用
15    runManager->SetUserInitialization(new PhysicsList);
16
17    // ユーザーアクションの設定
18    // G4VUserActionInitializationを継承
19    // ActionInitialization::Build()を実行
20    runManager->SetUserInitialization(new ActionInitialization);
21
22    // ActionInitialization::Build()の内容
23    // SetUserAction(PrimaryGeneratorAction);  // <-- G4VUserPrimaryGeneratorActionを継承
24    // SetUserAction(RunAction);  // <-- G4UserRunActionを継承
25    // SetUserAction(EventAction);  // <-- G4UserEventActionを継承
26    // SetUserAction(TrackingAction);  // <-- G4UserTrackingActionを継承
27    // SetUserAction(SteppingAction);  // <-- G4UserSteppingActionを継承
28
29    // ランマネージャーの初期化
30    runManager->Initialize();
31    G4int nEvents
32    runManager->BeamOn(nEvents);
33
34    // ランマネージャーの解放
35    delete runManager;
36}

管理者の体制

  1. G4RunManager: G4EventManagerにイベント処理ををお願いする。

  2. G4EventManager: G4TrackingManagerにトラッキング処理をお願いする。終了したらG4RunManagerに報告する。

  3. G4TrackingManager: G4SteppingManagerにステッピング処理をお願いする。終了したらG4EventManagerに報告する。

  4. G4SteppingManager: ステッピング処理を実行する。終了したらG4TrackingManagerに報告する。

シミュレーションの中で管理者は上のような順番になっています。 それぞれが隣り合った管理者に処理をお願いしたり、報告を受けたりする体制となっています。

ランの管理（G4RunManager）

G4RunManagerはラン（G4Run）の進行管理を担当します。 ランは測定の基本単位で、ビーム入射（BeamOn）するごとにランが1つ実行されます。BeamOn(回数)で、複数回のランをまとめて実行できます。

G4RunManagerは、 シミュレーションの実験責任者的な存在なので、 ユーザーは基本的にこの人に指示を与えればOKです。

ユーザーが定義した測定器を組み立てたり、 必要な粒子と相互作用を登録してくれたり、 入射粒子の条件を設定してくれたりします。 また、ラン実行中は、測定器の構造や相互作用などが変更できないようにも 管理してくれます。

注釈

Geant4にはさまざまなユーザーフックが用意されています。 Event、Tracking、Steppingでどのような処理をするかは、 ユーザー自身で条件をカスタムして指定する必要があります。

イベントの管理者（G4EventManager）

イベントの進行管理を担当します。 イベント（G4Event）は、素粒子反応事象の基本単位です。 1回のランの中で、複数のイベント（＝素粒子反応）が発生します。

1イベントごとに、入射した粒子の情報（粒子の種類、位置、方向、エネルギー）や、 生成された粒子ごとの飛跡（G4Track）を管理してくれます。

トラックの管理者（G4TrackingManager）

トラッキングの進行管理を担当します。 トラッキング（G4Tracking）は飛跡の基本単位です。 飛跡には始点と終点があり、その間の移動の様子（G4Track）を管理してくれます。

また、イベントによっては途中で二次粒子（や、さらにその二次粒子）が発生することもあります。 トラッキング処理の順番を整理してくれる担当者（G4StackingManager）と協力して、 1イベントの中で発生したすべての粒子の飛跡情報を測定してくれます。

ステップの管理者（G4SteppingManager）

G4SteppingManagerは、シミュレーションの中で粒子が進む最小距離であるステップ（G4Step）の進行管理を担当します。 ステップは、移動前、移動中、移動後の3つの状態で管理されます。