Hadronikaskadien evaporaatioprosessien simulointi Geant4-ohjelmistossa

Kokeellisessa hiukkasfysiikassa tutkitaan kiihdyttimistä saatavia mittaustuloksia vertaamalla niitä simulaatioajojen antamiin tuloksiin. Simulaatioajot suoritetaan laajoilla standardimalliin perustuvilla ohjelmistoilla, joilla voidaan tutkia myös muiden teorioiden paikkansapitävyyttä. Tähän asti hiukkasfysiikan simulaatiot on yleensä toteutettu Fortran-kielisillä ohjelmilla. Koska objektiorientoituneen ohjelmoinnin edut ovat kiistattomat monimutkaisissa ja jatkuvasti kehittyvissä projekteissa, nykyiset simulointiohjelmistot toteutetaankin uudemmilla ohjelmointikielillä. Geant4 on vuonna 1998 julkistettu, jatkuvasti kehitettävä C++-kielinen simulointiohjelmisto, jonka aikaisemmat versiot on tehty Fortranilla. Tässä työssä on toteutettu Geant4:ään ydinten höyrystymis- ja viritystilan purkautumismallit. Mallit ovat osia Geant4:ään liitettävästä High Energy Transport Code-moduulista (HETC), jolla simuloidaan korkeaenergisten primaarihiukkasten (protonit, neutronit, pionit ja myonit) ja niiden synnyttämien sekundaarihiukkasten kulkua väliaineessa sekä näistä muodostuvia kaskadeja. Työssä toteutettujen ja alkuperäisten mallien toimintaa verrattiin toisiinsa sekä kokeellisiin tuloksiin Ge- ja Zn-ytimillä. Eri mallien tulokset vastasivat toisiaan 10%:n tarkkuudella. Simulaatiotulokset vastasivat kvalitatiivisesti kokeellisia tuloksia, erot olivat 20-50%:n luokkaa. Tulos oli odotetun kaltainen, sillä höyrystymis- ja viritystilan purkautumismallien lisäksi olisi simuloinnissa pitänyt käyttää myös ytimensisäistä kaskadimallia, jota ei kuitenkaan ollut vielä saatavilla. Tämä diplomityö on tehty Fysiikan tutkimuslaitoksen CMS Software and Physics-tutkimusryhmässä, joka osallistuu Geant4-ohjelmiston kehittämiseen Euroopan hiukkastutkimuslaboratoriossa (CERN)