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/*
* Particle.h
*
* Created on: Mar 9, 2011
* Author: jakob
*/
#ifndef PARTICLE_H_
#define PARTICLE_H_
#include <sstream>
#include <math.h>
#include "Vector3D.h"
#include "Printable.h"
#include "constants.h"
namespace vhc {
/** Classe représentant une particule.
* TODO poser question sur l'energie, gamma, qdm
* TODO rajouter un pointeur sur l'element dans lequel la particule se trouve*/
class Particle: public Printable {
private:
/** Position de cette particule. */
Vector3D position;
/** Vitesse de cette particule. */
Vector3D velocity;
/** Force résultante sur cette particule. */
Vector3D force;
/** Masse de cette particule. */
double mass;
/** Charge de cette particule. */
double charge;
double gamma;
public:
Particle(const Vector3D& position, double mass, double charge):
position(position),
velocity(0, 0, 0),
force(0, 0, 0),
mass(mass),
charge(charge)
{};
Particle(const Vector3D& position, double mass, double charge, double energy, const Vector3D& direction):
position(position),
velocity(constants::c * sqrt(1 - (mass * mass) / (energy * energy)) * direction.unit()),
gamma(energy / (mass * constants::c2)),
force(0, 0, 0),
mass(mass),
charge(charge)
{};
/** Retourne la position de cette particule. */
Vector3D getPosition() const {return position;}
/** Affecte la position de cette particule. */
void setPosition(const Vector3D& pos) {position = pos;}
/** Retourne la force résultante sur cette particule. */
Vector3D getForce() const {return force;}
/** Affecte la force résultante sur cette particule. */
void setForce(const Vector3D& f) {force = f;}
/** Applique une force sur cette particule. */
void applyForce(const Vector3D& f) {force = force + f;}
void applyMagneticForce(const Vector3D& b, double dt) {
if (b != Vector3D::Null) {
Vector3D f = charge * velocity.cross(b);
force = force + f.rotate(velocity.cross(f), (dt * f.norm()) / (2 * gamma * getMassKg() * velocity.norm()));
}
}
/** Retourne la masse de cette particule en GeV. */
double getMass() const {return mass;}
/** Retourne la masse de cette particule en Kg. */
double getMassKg() const {return mass * 1E-9 * constants::e / constants::c2;}
/** Retourne la charge de cette particule. */
double getCharge() const {return charge;}
/** Retourne la vitesse de cette particule. */
Vector3D getVelocity() const {return velocity;}
void setVelocity(const Vector3D& v) {
velocity = v;
gamma = 1.0 / sqrt(1.0 - v.normSquare() / constants::c2);
}
//GeV
double getEnergy() const {return gamma * mass * constants::c2;}
double getGamma() const {return gamma;}
/** Retourne une représentation en chaîne de cette particule. */
virtual std::string toString() const {
std::stringstream s;
s << "Particle:" << "\n";
s << "\tposition: " << position << "\n";
s << "\tvelocity: " << velocity << "\n";
s << "\t|v|: " << velocity.norm() << "\n";
s << "\tgamma: " << gamma << "\n";
s << "\tmass: " << mass << "\n";
s << "\tcharge: " << charge << "\n";
s << "\tforce: " << force;
return s.str();
}
};
}
#endif /* PARTICLE_H_ */
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