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

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

2 M.G. Pia Geant4: releases e milestones 2000 l Releases di produzione – Geant4 2.0, 30 Giugno 2000 – Geant4 3.0, 15 Dicembre 2000 – Prossimi releases previsti: estate 2001, fine 2001 l 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 èDocumentazione sulle milestones 2000 della Collaborazione in

3 M.G. Pia Gruppo Geant4 italiano Nuovi laureandi: S. Dussoni, E. Guardincerri, A. Mantero (Genova)

4 M.G. Pia Attività del gruppo Geant4-INFN l 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 l Hadron Kinetic Model – Modello di trasporto intranucleare, fondamentale per vari esperimenti – Di totale responsabilità italiana l Photon Evaporation – Modello di deeccitazione nucleare – Di totale responsabilità italiana l Geometria – Interfaccia a TAC l Analysis Tools – Collaborazione con il gruppo AIDA e con Lizard – Advanced examples per l’integrazione simulazione/analisi/visualizzazione/GUI l Training – Coordinamento e sviluppo del Geant4 Training Kit – Lezioni a Villa Gualino (TO) Progetto Geant4-DNA Progetto Geant4-DNA – Collaborazione internazionale l User Support – A vari esperimenti INFN ed altri  sostanziale contributo al management generale della Collaborazione

5 M.G. Pia Attività del gruppo Geant4-INFN (2) l 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 l 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

6 M.G. Pia 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

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

8 M.G. Pia Presentazioni a conferenze di collaboratori INFN -3 Congresso AIRO (Pisa) ESTRO Congress (Istanbul) 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)

9 M.G. Pia Pubblicazioni in corso con autori INFN l Geant4 Collaboration, The Geant4 Simulation Toolkit l Geant4 Collaboration, Geant4 Software Process l S. Chauvie, V. Ivanchenko, P. Nieminen, M.G. Pia Geant4 Simulation of Energy Losses of Low Energy Hadrons l S. Chauvie, J.M. Fernandez Varea, V. Ivanchenko, P. Nieminen, M.G. Pia Geant4 Simulation of Energy Losses of Slow Negative Charged Hadrons l E. Daly, C. Ferguson, R. Gurriaran, F. Lei, R. Nartallo, P. Nieminen, M.G. Pia, P. Truscott Geant4 Modules for Space Radiation Studies l 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  Telescopes l 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 L. Bellagamba, A. Brunengo, E. Di Salvo, A. Feliciello, G. Folger, M.G. Pia, J.-P. Wellisch The Geant4 Hadron Kinetic Model l P. Nieminen and M.G. Pia Il progetto Geant4-DNA (pubblicato sulla Rivista AIRO)

10 M.G. Pia Obiettivi nel 2000 l Hadron Kinetic Model – Primo release l Training – Elaborazione del programma di training e contributo al Geant4 Training Kit l 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 / 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 Tutti raggiunti Documentati in

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

12 M.G. Pia Software Process Improvement in the LowE WG l Huge effort invested into SPI – started from level 0 (inherited) – chaotic, left to heroic improvisation l 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 The WG was created in April 2000

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

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

15 M.G. Pia to...

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

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

18 M.G. Pia  -ray telescope advanced example The main features of this example are  Macros for the visualization of geometry and tracks with OpenGL, VRML and DAWN drivers  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 the planes of the tracker (strips) without affecting in a relevant way the simulation performance  Histogramming for Linux and Solaris platform via the Lizard system through AIDA interfaces  User interfaces via Xmotif or normal terminal provided

19 M.G. Pia The Hadron Kinetic Model

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

21 M.G. Pia 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 M.G. Pia  *  *  *N*, N*N*, N N*,  N*,  *N,  * cross sections Theoretical models and parameterisations (from experimental data or from analytical calculations) can be mixed and matched in a transparent way

23 M.G. Pia proton neutron np-elastic    *   *    *   * )  *  *,  *  *  *  * ) AQM-string proton l NN-elastic N  l )p N* )N  * )   )   )   *  *  *,  *  *  *  * ) AQM-string  N l elastic N  NN N     l AQM-string N* N l elastic pp  NN* l AQM-inelastic l AQM-string  N elastic pp  N  * AQM-inelastic AQM-string  elastic  NN  N AQM-inelastic AQM-string  N* elastic pp  N*  AQM-inelastic AQM-string  elastic pp   AQM-inelastic AQM-string  N*, N* N* elastic pp  *  *, N*N*, N*  * AQM-inelastic AQM-string

24 M.G. Pia meson baryon elastic MB  B’ MB  1 string (s-channel) MB  2 string (t-channel) meson elastic MM  M’ MB  1 string (s-channel) MB  2 string (t-channel) baryon antibaryon l BBbar annihilation l BBbar elastic l 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 M.G. Pia Geant4 Training Kit Coordination of the Geant4 Training Project Editor of the Geant4 “Academic lectures” course

26 M.G. Pia Obiettivi 2001 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/  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

27 M.G. Pia 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 Per poter lavorare efficacemente, chiediamo: Aprire una sigla GEANT4 su cui accedere ai finanziamenti come un normale esperimento Avere i finanziamenti ad inizio anno Inoltre i finanziamenti inventariabile + consumo sono disponibili di fatto a ottobre: di conseguenza non abbiamo risorse finanziarie per la maggior parte dell’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 M.G. Pia Motivazioni delle richieste finanziarie preliminari l Hardware – Disco AFS per Genova per distribuzione, documentazione, web – PC Cosenza, PC Genova l Consumo – Normale metabolismo dei gruppi l 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 l 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 l Training – Frequenza di corso SPICE (ISO15504) di Software Process l Licenza Rational ROSE – Licenze floating espirate – Nuova versione installata al CERN – Essenziale per OOAD – 1 licenza Genova?


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