В начале марта этого года база данных SPIRES SLAC (основная база данных научных публикаций по физике высоких энергий) определила 50 самых цитируемых научных статей за 2009 год. В списке наиболее цитируемых статей присутствуют и работы, освещающие результаты крупных международных коллабораций с существенным вкладом российских физиков, в частности, статья по проекту "Geant4" - моделирование прохождения ионизирующего излучения через вещество.
Geant4 (GEANT - GEometry ANd Tracking - геометрия и трекинг, сокращенно - G4) - это мощная система библиотек для компьютерного моделирования процессов прохождения быстрых частиц (излучений) через вещество, организованное в сложные геометрические формы. В разработку пакета внесли свой вклад ученые из Италии, России, Германии, Англии, США, Франции, Японии и др. стран.
Сотрудники Отделения ядерной физики и астрофизики ФИАН - доктор физ.-мат. наук Владимир Гришин, кандидат физ.-мат.наук Николай Старков и кандидат физ.-мат. наук Александр Багуля - являются разработчиками Geant4 со стороны России, участвующими в проекте со дня его основания. Об участии в международной коллаборации, вкладе ФИАНа в Geant4, особенностях пакета и перспективах его приложения рассказывает руководитель группы со стороны ФИАНа Владимир Гришин:
"Изначально Geant4 был заказан ЦЕРНом на стадии проектирования Большого адронного коллайдера в 1994 г. и применялся для моделирования конструкции практически всех основных детекторов БАКа. ФИАНом же, как возможным участником проекта Geant4, в ЦЕРНе заинтересовались в связи с нашими работами по моделированию электромагнитной физики, взаимодействия частиц с детекторами и сигналов, связанных с ионизацией вещества. Подключившись к разработке Geant4, мы постепенно расширили свою деятельность - начали описывать также геометрию, частично трекинг в электромагнитных полях, развивать адронные, ядерные и ионные физические модели".
Необходимо отметить, что руководство ФИАН внесло определяющий вклад в разработку и принятие научной программы Президиума РАН по сотрудничеству с ЦЕРНом в исследованиях на Большом адронном коллайдере, идея которой появилась в ходе визита в ЦЕРН в 2006 году директора ФИАН, академика Г.А. Месяца. Благодаря этой поддержке российские физики получили возможность реализации более активного своего участия в современных ядерно-физических экспериментах на БАК. Пакет Geant4, который входит в эту программу, является, кроме того, еще и одним из показательных примеров естественной связи фундаментальных исследований и инновационных разработок.
"С начала 2000-х годов, - продолжает ученый, - проект превратился в международную коллаборацию, а Geant4 стал де-факто стандартным пакетом, который применяется в физике высоких энергий. Но помимо физики высоких энергий, он нашел чрезвычайно широкое применение и в иных областях, что на начальном этапе нас весьма удивило".
В частности, программный пакет Geant4 используется для моделирования физических процессов в астрофизике и физике космических полетов, например, для расчета влияния излучения радиационных поясов на космические телескопы, доз облучения астронавтов, находящихся внутри космических кораблей, а также доз облучения и радиационного старения электронных схем самих кораблей. А совсем недавно список областей приложения пакета пополнила еще и медицина.
"Пакет получился чрезвычайно гибким, поскольку в нем последовательно реализована технология объектно-ориентированного программирования на языке С++. Это библиотека, в которую любой пользователь может что-то приписать, что-то оттуда взять, причем взять столько, сколько ему нужно. Например, он может взять только описание цилиндров и описание электромагнитных взаимодействий для пропускания через этот цилиндр элементарных частиц. А физической реализацией цилиндра может быть рука или нога человека, через которые пропускается пучок частиц для лечения патологии, например, можно моделировать облучение онкологических больных ионными или протонными пучками. Кстати говоря, далеко не все программы описывают ионную физику в сложной геометрии, а в Geant4 такие возможности есть", - комментирует профессор Гришин.
Применение пакетов для моделирования сложных процессов, к семейству которых относится Geant4, позволяет не только существенно оптимизировать, но подчас и ускорить инновационные процессы. Провести детальное моделирование и выбрать только те конструкции космических кораблей, блоков, детекторов и т.п., которые ясно доказывают свою оптимальность, - теперь возможно еще на стадии планирования новых проектов.
АНИ «ФИАН-информ»
