Attività 2000 Programma di lavoro 2001

1. Attività 2000Programma di lavoro 2001 Maria Grazia Pia INFN Genova Commissione Calcolo, 13 marzo 2001

2. Geant4: releases e milestones 2000 • Releases di produzione • Geant4 2.0, 30 Giugno 2000 • Geant4 3.0, 15 Dicembre 2000 • Prossimi releases previsti: estate 2001, fine 2001 • Milestones della Collaborazione per l’anno 2000 • Progetti congiunti con gli esperimenti per confronti fra simulazioni basate su Geant4 e dati sperimentali • Creazione del Geant4 Training Kit e preparazione di corsi per utenti • Software Process Improvement • Documentazione sulle milestones 2000 della Collaborazione in http://wwwinfo.cern.ch/asd/geant4/milestones/Milestones.html

3. Gruppo Geant4italiano Nuovi laureandi: S. Dussoni, E. Guardincerri, A. Mantero (Genova)

4. Low Energy Electromagnetic Physics Di interesse esperimenti “underground”, LHC, astrofisica, scienze spaziali, fisica medica, etc. Coordinamento e stretta collaborazione INFN-ESA 9 membri aprile 2001, ora 50 membri Hadron Kinetic Model Modello di trasporto intranucleare, fondamentale per vari esperimenti Di totale responsabilità italiana Photon Evaporation Modello di deeccitazione nucleare Di totale responsabilità italiana Geometria Interfaccia a TAC Analysis Tools Collaborazione con il gruppo AIDA e con Lizard Advanced examples per l’integrazione simulazione/analisi/visualizzazione/GUI Training Coordinamento e sviluppo del Geant4 Training Kit Lezioni a Villa Gualino (TO) Progetto Geant4-DNA Collaborazione internazionale User Support A vari esperimenti INFN ed altri Attività del gruppo Geant4-INFN • sostanziale contributo al management generale della Collaborazione

5. Trasferimento di tecnologie In ambiente medico-ospedaliero, industriale e spaziale Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro (IST Genova) AIRCC (Candiolo) Centre Hôpitalier de l’Université de Montreal Istituto Oncologico Portoghese RX TEC General Electric ESA, DERA Contratti ESA Assegnato: Simulation of radiation damage at the cellular and DNA level In corso di assegnazione: OOAD di Low Energy Electromagnetic Physics In discussione, open competition: 400 K euro per studi di simulazione per esperimenti in ambiente spaziale Attività del gruppo Geant4-INFN (2)

6. Presentazioni a conferenze di collaboratori INFN -1 MC2000 (Lisbona) + co-autori INFN in “Space applications of the Geant4 Toolkit” Invited talk CALOR2000 (Annecy) M.G. Pia M.G. Pia

7. Presentazioni a conferenze di collaboratori INFN -2 CHEP2000 (Padova) + co-autori INFN in “Geant4 Status and Results” “Geant4 and ESA” PTCOG (Uppsala) Congresso SIRR (Frascati) Invited talk

8. Presentazioni a conferenze di collaboratori INFN -3 Congresso AIRO (Pisa) ICCR (Heidelberg) Totale: 11 presentazioni a conferenze di collaboratori INFN 3 presentazioni con co-autori INFN Seminari: Univ. di Udine, Lab. Naz. di Frascati Karolinska Institutet (Stoccolma) ESTRO Congress (Istanbul)

9. Pubblicazioni in corso con autori INFN • Geant4 Collaboration,The Geant4 Simulation Toolkit • Geant4 Collaboration,Geant4 Software Process • S. Chauvie, V. Ivanchenko, P. Nieminen, M.G. Pia • Geant4 Simulation of Energy Losses of Low Energy Hadrons • S. Chauvie, J.M. Fernandez Varea, V. Ivanchenko, P. Nieminen, M.G. Pia • Geant4 Simulation of Energy Losses of Slow Negative Charged Hadrons • E. Daly, C. Ferguson, R. Gurriaran, F. Lei, R. Nartallo, P. Nieminen, M.G. Pia, P. Truscott • Geant4 Modules for Space Radiation Studies • D. Ferrero-Merlino, R. Giannitrapani, F. Longo, R. Nartallo, P. Nieminen, A. Pfeiffer, M.G. Pia, G. Santin, • An Object Oriented Simulation Toolkit for Space Experiments and applications • to X and g Telescopes • D. Ferrero-Merlino, R. Giannitrapani, F. Longo, R. Nartallo, P. Nieminen, A. Pfeiffer, M.G. Pia, G. Santin, S. Tanaka, H. Yoshida • Design and architecture of collaborating frameworks • L. Bellagamba, A. Brunengo, E. Di Salvo, A. Feliciello, G. Folger, M.G. Pia, J.-P. Wellisch • The Geant4 Hadron Kinetic Model • P. Nieminen and M.G. Pia • Il progetto Geant4-DNA (pubblicato sulla Rivista AIRO)

10. Obiettivi nel 2000 • Low Energy Electromagnetic Physics • Ulteriori estensioni dei processi fisici • Sviluppo di una suite di test, test di software e fisica • Sviluppo di esempi per applicazioni tipiche, distribuiti in Geant4 releases • Iterazione di design • Software process improvement Tutti raggiunti Documentati in http://www.ge.infn.it/geant4/lowE/ • Hadron Kinetic Model • Primo release Sostanziale progresso, release posticipato al 2001 Principale causa: problemi finanziari per missioni, 1 sola persona al CERN in Geant4 release phase con carico di lavoro insostenibile! Causa aggiuntiva: insufficiente manpower • Training • Elaborazione del programma di training e contributo al Geant4 Training Kit Tutti raggiunti Documentati in http://www.ge.infn.it/geant4/training

11. New LowE physics • New model for positive charged hadrons (Ziegler 1985) • Improvements on straggling (hadrons and ions) • Introduction of a dynamic dependence on effective charge into the range calculation • Improvements in the validity range of d ray production • New models for ion energy loss fluctuations • New model for negative charged hadrons • first model was limited to a set of materials • then extended to all elements, based on theoretical calculations • OO Analysis started for positrons

12. Huge effort invested into SPI started from level 0 (inherited) chaotic, left to heroic improvisation On-going process the results of the assessment are probably already quite obsolete for the LowE e.m. WG... A sample of the improvements: establishment and management of User Requirements Document establishment and documentation of procedures design before coding designs and testing under configuration management identification of tasks and responsibilities tracking ...too long to list all the improvements Software Process Improvement in the LowE WG The WG was created in April 2000

13. LowE Design • Initial situation(inherited): • no architectural nor detailed design • no design process • Massive improvement of the design and design process needed • spiral cyclic process • design iteration in the hadron/ion domain • design documentation • Reverse engineering of existing classes • Further design iterations already planned • Education to design and design process in the WG

14. from... Design:hadrons, ions (reverse engineering...)

15. to...

16. Dosimetric Studies Pixel Ionisation Chamber Relative dose with 6 MV photons beam Deposited energy vs Depth in water and experimental data

17. water water Photon attenuation coefficient Comparison with NIST data Standard electromagnetic package and Low Energy extensions Fe

18. g-ray telescope advanced example • The main features of this example are • Macros for the visualization of geometry and tracks with OpenGL, VRML and DAWNdrivers • Implementation of messengers to change some parameters of the detector geometry,the particle generator and the analysis manager (if present) runtime • Readout geometry mechanism to describe a high number of subdivisions of theplanes of the tracker (strips) without affecting in a relevant way the simulationperformance • Histogramming for Linux and Solaris platform via the Lizard system through AIDA interfaces • User interfaces via Xmotif or normal terminal provided

19. The Hadron Kinetic Model

20. Overview of the cross sections All cross sections are handled through the same abstract interface Composite pattern Transparent way of handling total cross sections directly calculated when known otherwise summed over the channels

21. NN cross sections The user is exposed to the physics models and data sources throughout the Model Different algorithms and data sources are used over the validity range of the Model

22. D*D*, D*N*, N*N*, N N*, DN*, D*N, D D*cross sections Theoretical models and parameterisations (from experimental data or from analytical calculations) can be mixed and matched in a transparent way

23. D N • elastic • N D NN • N DDD • AQM-string • proton proton • NN-elastic • N D • )p N* • )ND* • )DD • )DN* • )DD* • D* D*, N*N*, N*D*) • AQM-string • D D* • elastic • pp D* D • AQM-inelastic • AQM-string • N* N • elastic • pp  NN* • AQM-inelastic • AQM-string • D D • elastic • DD  NN • DD DN • AQM-inelastic • AQM-string • proton neutron • np-elastic • ND • p N* • ND* • D D • DN* • DD* ) • D*D*, N*N*, N*D*) • AQM-string • DN* • elastic • pp  N* D • AQM-inelastic • AQM-string • D*N • elastic • pp  N D* • AQM-inelastic • AQM-string • D* D*, D*N*, N* N* • elastic • pp D*D*, N*N*, N*D* • AQM-inelastic • AQM-string

24. meson baryon • elastic • MB  B’ • MB  1 string (s-channel) • MB  2 string (t-channel) • meson meson • elastic • MM  M’ • MB  1 string (s-channel) • MB  2 string (t-channel) • baryon antibaryon • BBbar annihilation • BBbar elastic • BBbar annihilation • baryon baryon (generic) • elastic • AQM-string It is a good approximation to assume that 2-body channels saturate the total cross section

25. Geant4 Training Kit Coordination of the Geant4 Training Project Editor of the Geant4 “Academic lectures” course

26. Low Energy Electromagnetic Physics Nuovi modelli di fisica Polarizzazione Positroni Modello alternativo di Compton scattering Fluorescenza indotta da protoni Effetto Auger Estensione della suite di tests SPI Testing Documentazione di procedure Tracing OOAD Iterazione di design in data domain Iterazione di design in e/g domain Iterazione di design in energy loss domain (intera fisica elettromagnetica di Geant4) Hadron Kinetic Model Primo release pubblico Training Implementazione di training Estensione del Training Kit Advanced examples Underground physics & detector PIXE & X-ray fluorescence Semiconductor detectors Digitisation & Trigger AIDA ntuples RadioTerapia IntraOperatoria Sovrapposizione e fusione di immagini anatomiche Obiettivi 2001

27. Richieste finanziarie L’esperienza di 2 anni ha ampiamente dimostrato che il sistema attuale per le missioni (prestiti dai direttori + richiesta di rimborso inoltrata dalle direzioni) non funziona Le conseguenze sono state gravi sul gruppo Geant4-INFN e sull’intera collaborazione Inoltre i finanziamenti inventariabile + consumo sono disponibili di fatto a ottobre: di conseguenza non abbiamo risorse finanziarie per la maggior parte dell’anno. Per poter lavorare efficacemente, chiediamo: Aprire una sigla GEANT4 su cui accedere ai finanziamenti come un normale esperimento Avere i finanziamenti ad inizio anno Il gruppo Geant4-INFN ha dimostrato le proprie capacità scientifiche, tecnologiche e di management, nonché la validità del progetto ed il suo interesse per l’INFN.

28. Hardware Disco AFS per Genova per distribuzione, documentazione, web PC Cosenza, PC Genova Consumo Normale metabolismo dei gruppi Missioni estere Meetings Technical Steering Board, Working Group Coordinators Meetings Low Energy Electromagnetic Physics OOAD e Integrazione software Releases (System Testing) Lavoro e meetings per Training Kit Partecipazione a CHEP, Eurosim 2001 Missioni interne Partecipazione al Geant4 Annual Workshop Presentazioni a Commissioni Nazionali INFN Meetings Low Energy Electromagnetic Physics Riunioni di collaboratori italiani Invited talk a Conferenza di Villa Olmo Training Frequenza di corso SPICE (ISO15504) di Software Process Licenza Rational ROSE Licenze floating espirate Nuova versione installata al CERN Essenziale per OOAD 1 licenza Genova? Motivazioni delle richieste finanziariepreliminari