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一、定义粒子
二、Range Cuts范围削减

G4VUserPhysicsList是main( )中的强制用户基类
在该类中必须定义模拟所用的所有粒子和物理过程，也包括范围截止参数range cut-off

用户必须创建一个从G4VuserPhysicsList派生的类，并实现以下纯虚方法

ConstructParticle(); // construction of particles
ConstructProcess(); // construct processes and register them to particles

用户也可重写SetCuts的默认实现方式

SetCuts(); // setting a range cut value for all particles

以下是ConstructParticle()和SetCuts()方法的一些示例，详见2.5 How to Specify Physics Processes

一、定义粒子

G4提供的粒子types：

普通粒子，如电子、质子、伽马

核，如氘核、α核、重离子

夸克，底夸克，胶子

每个粒子都由它自己的class表示，该类派生自G4ParticleDefinition（例外：G4Ions代表所有重核）

粒子有六大分类：
- lepton, 轻子
- meson, 介子
- baryon, 重子
- boson, 玻色子
- shortlived, 短寿命粒子
- ion,离子

其中每个都在"geant4/source/particles"下的相应子目录中定义
每个粒子类别particle category还有一个相应的粒度库granular library

G4ParticleDefinition类

G4ParticleDefinition表征单个粒子属性（只读，不能直接更改），如名称，质量，电荷，旋转等
G4ParticlePropertyTable从G4ParticlePropertyData中加载G4ParticleDefinition的粒子属性

如何访问一个粒子Access a Particle

每个particle class类型代表一个单独的粒子类型，每个class有一个单独的对象
这个对象可以通过使用每个类的static method来访问。例外见5.3 Particles

例：
G4Electron类表示电子，成员G4Electron::theInstance指向它唯一的对象
这个对象的指针可以通过静态方法**G4Electron::ElectronDefinition()**获得

默认提供了超过100种类型的粒子，用于各种物理过程，一般不需要定义自己的粒子
每个particle class的唯一对象是在第一次调用其获取指针的静态方法时创建的。
由于粒子是动态对象，应在物理过程初始化之前实例化，因此必须在初始化步骤中显式调用所需的所有粒子类的静态方法

粒子字典Dictionary of Particles

G4ParticleTable类作为粒子字典，提供各种实用方法，如：

FindParticle(G4String name); // 通过名称找到粒子
FindParticle(G4int PDGencoding) // 通过PDG编码找到粒子

**G4ParticleTable**被定义为一个singleton对象，静态方法**G4ParticleTable::GetParticleTable( )**提供了它的指针

对于重离子heavy ions（包括超核hyper-nuclei），对象通过用户和processes的庆庆动态创建，G4ParticleTable类提供创建离子的方法，如：

G4ParticleDefinition* GetIon( G4int atomicNumber,
G4int atomicMass,
G4double excitationEnergy);
//建模期间粒子会自动注册。用户无法控制粒子注册。

构建粒子Constructing Particles

ConstructParticle()是一个纯虚方法，需要调用所有粒子的静态成员函数，确保创建了这些粒子的对象
Warning:| 除了重离子外，必须定义所有粒子类型，包括初级粒子，以及物理过程中可能出现的次级粒子类型

Listing 2.14:构造一个质子和gentino（用于模拟的虚拟粒子，不会和材料相互作用）

void MyPhysicsList::ConstructParticle()
{G4Proton::ProtonDefinition();
G4Geantino::GeantinoDefinition();
}

但G4里粒子众多，用上述方法一一列举很麻烦，可以直接使用六个utility类，对应了六种粒子类别，执行以下function：
- G4BosonConstructor
- G4LeptonConstructor
- G4MesonConstructor
- G4BaryonConstructor
- G4IonConstructor
- G4ShortlivedConstructor

Listing 2.15: 构造所有轻子

void ExN05PhysicsList::ConstructLeptons()
{// Construct all leptons
G4LeptonConstructor pConstructor;
pConstructor.ConstructParticle();
}

二、Range Cuts范围削减

为避免红外发散，一些电磁过程需要一个阈值，低于该阈值则不会产生次级辐射。

gamma，电子electrons，正电子positrons都要求该阈值

该阈值定义为距离或range cut-off，将在内部转换为特定材料的能量

range阈值应在初始化阶段使用G4VUserPhysicsList的SetCuts()方法定义

详见5.5 Cuts per Region

1. 设置cuts

a. 阈值在SetCuts()中定义，是G4VUserPhysicsList的虚方法
b. 调用SetCuts()之前，应先构建粒子，材料和过程
- 这个range cut值是对每种材料和每种粒子类型(如电子、正电子和伽马)转换的阈值能量，以便具有阈值能量的粒子在经过range cut距离后停止(或被吸收)
- range cut值并不表示移动的距离
- range cut上限是10GeV，要设置更高能量的话，在设置range cut前用“/cuts /setMaxCutEnergy”命令更改限制
- unique cut value in range用于以一致的方式处理range cut值。对大部分应用，只需确定一个range内的cut值，并将其应用于质子电子正电子
SetCuts()具有默认设置，为多有粒子类型提供唯一range cut值
- defaultCutValue默认设置为1.0mm
- 可以通过SetDefaultCutValue()更改此值
- 可以通过“/run/setCut”命令交互更改此值
  warning：不要在event循环内更改cut值，但cut值可以在runs之间改变
设置不同range cut值
- 使用SetCutValue()方法或“/run/setCutForAGivenParticle”交互命令，可以为gamma电子正电子设置不同的range cut值
- 但用户必须小心物理输出，因为GEANT4过程(特别是能量损失)的设计符合“unique cut value in range”方式
- 也可以为每个几何区域设置阈值，详见5.5 Cuts per Region

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