应用 Geant4 的重要加权提升 SuperCDMS 背景模拟效率

寻找极其罕见事件的实验会将其敏感探测器周围包围几层不同的护屏材料，以保护它们免受外部辐射并实现低背景要求，以便观察潜在信号。通常，单一蒙特卡洛模拟会将粒子通过厚护屏层，这些模拟不足以穿透护屏来正确建模外部背景，这对于理解实验的背景组成至关重要。Geant4 是一个广泛用于模拟粒子通过物质的工具包，它提供各种加权技术，其中包括重要加权，这已被广泛探索用于 SuperCDMS 实验的背景模拟。在本文中，我们解释了重要加权的基本工作原理。此外，我们为开发人员提供了实施加权方案的指导方针。引入了一种新 track 属性，即“加权指数”，以便可以区分不同的 track 拓扑。 presented 了验证研究和 gammas 与中子的最优参数，并讨论了注意事项。在本工作中，使用重要加权实现的模拟效率提高了约 $\mathcal{O}(10^4)$ 倍（针对 gammas）和最高可达 500 倍（针对中子）。通过应用这些技术，我们展示了在统计不确定性范围内，能量分布使用与不使用重要加权模拟的结果是一致的，而所需计算时间仅为原来的一小部分。