Atomic Parameters for Monte Carlo Transport Simulation: Survey, Validation and Induced Systematic Effects
H. Seo, M. G. Pia, L. Quintieri, M. Begalli, P. Saracco, C. H. Kim
本文综述了常用的通用蒙特卡罗程序和几种用于轨道结构模拟的电磁模型中原子结合能和电离能的计算方法。报告了验证结果。
A wide survey has been performed, concerning atomic binding energies and ionization energies used by well- known general purpose Monte Carlo codes and a few specialized electromagnetic models for track structure simulation. Validation results are reported.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Evaluation of atomic electron binding energies for Monte Carlo particle transport
本文综述了原子结合能在通用蒙特卡罗系统中的应用。这些参数的各种汇编进行了评估，其准确性估计相对于实验数据。它们对与蒙特卡罗粒子输运相关的物理量的影响被突出显示：X射线荧光发射，电子和质子电离截面，以及康普顿散射中的多普勒展宽。由于不同的结合能的影响进行量化相对于实验数据。分析结果为结合能的选择提供了定量依据，以优化实验用例中蒙特卡罗模拟的准确性。讨论了处理这些参数的软件设计和改进蒙特卡罗模拟数据库的建议。
Validation of Compton Scattering Monte Carlo Simulation Models
通过大量文献中的实验数据，对电子康普顿散射的蒙特卡罗模拟的几种模型进行了定量评价。其中一些模型目前在通用蒙特卡罗系统中实现;一些已经实现并评估了在本研究中首次可能用于蒙特卡罗粒子输运。在这里，我们提出的第一个和初步的结果，总和微分康普顿散射截面。
Photon elastic scattering simulation: validation and improvements to Geant4
从文献中检索到的大量实验数据的收集，定量评价几种模型的光子弹性散射的模拟。它们包括基于形状因子近似、S矩阵计算和分析参数化的模型;它们利用公开的数据库和理论计算表格。这些模型中的一些是目前实现的通用Monte Carlo系统，一些已实施和评估首次在本文中可能使用的Monte Carlo粒子输运。分析主要涉及5 keV和几MeV之间的能量范围。验证过程将基于二阶S矩阵计算的新实施的模型识别为最佳再现实验测量值。验证结果表明，随着瑞利散射，额外的过程中，尚未实施的Geant 4，也没有在其他主要的蒙特卡罗系统，应考虑到现实地描述光子弹性散射与1兆电子伏以上的物质。各种模拟算法的计算性能的评估报告，随着他们的物理能力的分析。
Validation of proton ionization cross section generators for Monte Carlo particle transport
三个软件系统，ERCS 08，ISICS 2011年和Šmit的代码，实现理论计算的内壳层电离截面的质子碰撞，相对于实验数据进行了验证。它们产生的截面的精度通过统计方法进行定量估计和相互比较。讨论了Geant 4 PIXE模拟相关截面数据库的更新和扩展。
Ab-initio Quantum Monte Carlo study of ultracold atomic mixtures
本论文利用量子蒙特卡罗（QMC）方法和密度泛函理论（DFT）方法研究了玻色-爱因斯坦凝聚体混合物在$T = 0$上的性质，目的是理解玻色-玻色混合物中超越平均场论的物理现象。
Validation of e$^+$e$^-$ Pair Production Total Cross Sections for Monte Carlo Particle Transport
几个来源的总截面为电子$^+$电子$^-$对生产的光子与物质的相互作用，粒子传输的主要蒙特卡罗代码，相对于从文献中收集的实验测量进行定量评估。它们包括来自理论计算的数据库和代表表格经验拟合的分析公式。虽然大多数这些来源的截面是基于一个理论参考，统计数据分析文件中记录突出的差异，他们与实验的兼容性。在1997年版本的评估光子数据库（EPDL）收集的截面表现出最低的不兼容性与实验的文件详细的验证结果为所有检查截面源。实验数据的稀缺性不允许验证过程来辨别在原子核领域和原子电子领域的对生产;然而，本文记录了有关后者的贡献的相关线索，以重现实验测量。
Systematic Comparison and Cross-validation of Fixed-Node Diffusion Monte Carlo and Phaseless Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo in Solids
量子蒙特卡罗（QMC）方法是模拟相关电子系统的一些最精确的方法。我们调查的兼容性，优点和缺点的两个这样的方法，即扩散蒙特卡罗（DMC）和量子场蒙特卡罗（AFQMC）。在这两种方法中采用的多行列式试验波函数是使用扰动选择迭代（CIPSI）技术的配置相互作用产生的。在DMC和AFQMC之间的比较研究中，使用CIPSI估计的完全基组全组态相互作用（CBS-FCI）能量作为参考。通过专注于一组典型的有限尺寸的固态系统，我们表明，这两个QMC方法可以系统地收敛到相同的能量，一旦基组效应和系统的偏见已被删除。AFQMC示出了一个小得多的试验波函数比DMC的依赖，同时表现出更大的基组依赖。我们概述了改进这些方法的一些剩余挑战和机遇。
Validation of cross sections for Monte Carlo simulation of the photoelectric effect
几个总的和部分的光电离截面的计算，基于理论和经验的方法，定量评估与统计分析，使用大量的实验数据收集从文献中检索到的，以确定最先进的Monte Carlo粒子输运的光电效应建模。一些检查的截面模型可在通用蒙特卡罗系统，而其他人已经实施，并进行验证测试的第一次，以估计他们是否可以提高粒子输运代码的准确性。验证过程确定斯科菲尔德1973年的非相对论计算，在评估光子数据库（EPDL），作为一个最好的复制总截面的实验测量。专门的总截面模型（其中一些来自最近的计算）并没有提供显着的改进。斯科菲尔德的非相对论计算也没有超越K和L壳层光电离截面实验的兼容性，虽然在一些测试情况下，Ebel的参数化产生更准确的结果接近吸收边。修改比格斯和莱特希尔的参数化实施Geant 4显着降低总截面的准确性，在低能量相对于其原始配方。缺乏合适的实验数据阻碍了类似的广泛的分析模拟的光电子角分布，这是有限的定性评价。
Validation of fluorescence transition probability calculations
用实验数据对不同理论方法计算的K壳层和L壳层X射线跃迁几率进行了系统和定量的验证。这项研究是相关的软件系统，即蒙特卡罗代码，处理X射线荧光数据库的优化。结果支持采用的跃迁几率计算根据Hartree-Fock方法，这表明更好的协议与实验测量比计算的基础上Hartree-Slater方法。
Outram Park Part II: Agentic Verification, Validation and Documentation as a Human Review Gate for Nuclear Data and Neutronics Software
本文通过智能体移植Njoy和OpenMC至Rust，在Outram Park中构建ENDF到蒙特卡罗流水线，验证U-238截面及ICSBEP基准，推动其向多物理模拟工具包发展。
An improved kinetic Monte Carlo model for computational and analytical investigations of the magnetic properties of finite-size atomic chains
本文提出了两种改进的kMC模型，用于研究有限尺寸原子链的磁性。这些模型考虑了磁矩可能的非共线性。在我们的模型框架下，研究了Pt（997）表面铁磁Co链和$\text{Cu}_2\text{N/Cu(001)}$表面反铁磁Fe链的自发重磁化.并与简单kMC模型的结果进行了比较。它还表明，一个单一的磁畴壁近似可以成功地用于估计的磁化反转时间。因此，改进的kMC模型可以用于解析计算以及计算机模拟。
Atomic forces by quantum Monte Carlo: application to phonon dispersion calculation
我们首次成功地应用{ \it ab initio}量子Monte Carlo（QMC）框架计算声子色散。基于冻结声子技术，在变分蒙特卡罗（VMC）水平上成功地计算了金刚石的全声子色散。在广义梯度近似下，对密度泛函理论进行了改进，得到了与实验值非常接近的重正化谐波光频。QMC方法成功的关键是减少原子力评估中的统计误差。我们表明，这可以通过使用条件良好的原子基组，通过明确地删除基组冗余，这减少了统计误差的力量高达两个数量级。这导致了负担得起的和准确的QMC声子计算，高达$10^{4}$倍比以前的尝试更有效，并铺平了道路，以新的应用，特别是在相关材料，其中声子已经很难复制到目前为止。
Cross-platform validation and analysis environment for particle physics
讨论了高能粒子碰撞公共蒙特卡罗模拟的多平台验证和分析框架。该框架的前端使用Python编程语言，而后端则用Java编写，它提供了一个多平台环境，可以从Web浏览器运行，并且可以轻松地部署在网格站点上。该分析软件包包括高能物理学中使用的所有主要软件工具，如洛伦兹矢量，射流算法，直方图包，图形画布和提供数据访问的工具。该多平台软件套件旨在最大限度地减少操作系统特定的维护和部署时间，可用于通过Web界面在线验证Monte Carlo事件样本。
Efficient calculation of unbiased atomic forces in ab initio Variational Monte Carlo
本研究提出一种利用双子表示规范不变性和局域性的高效VMC方法，以计算无偏原子力和压力，在H₂、Cl₂和立方氮化硼上验证，算法扩展性优于有限差分，效率等同单点VMC，助力声子研究和机器学习势开发。
Atomic-Level Features for Kinetic Monte Carlo Models of Complex Chemistry from Molecular Dynamics Simulations
最近，评估原子相互作用的高计算成本促使了计算成本低廉的动力学模型的发展，该模型可以从数千种物质或其他过程的复杂化学的MD模拟中参数化，并加速了高达四个数量级的化学演化的预测。这种模型超越了通常采用的势能面拟合方法，因为它们的目的纯粹是描述动力学效应。到目前为止，这样的动力学模型利用反应的分子描述，并已被限制为只再现分子先前观察到的MD模拟。因此，这些描述无法预测未观察到的分子的反应性，例如在大分子或固体的情况下。在这里，我们提出了一种从MD模拟中提取反应机制和反应速率的新方法，即使用原子级特征。以碳氢化合物热解的复杂化学网络为例，证明了使用原子特征建立的动力学模型能够探索用于参数化它们的MD模拟中从未观察到的化学反应途径。原子水平的功能，以构建反应机制和估计反应速率未知的分子物种从基本原子事件。通过比较模型的能力外推到更长的模拟时间尺度和不同的化学成分比用于参数化，它表明，动力学模型采用原子功能保留相同水平的准确性和可转移性的使用功能的基础上的分子种类，同时更紧凑和参数化较少的数据。我们还发现，原子特征可以更好地描述大分子的形成，使小分子和凝聚相的同时描述。
Thermal dissociation of dipositronium: path integral Monte Carlo approach
对双正电子素“分子”Ps $_2$的路径积分蒙特卡罗模拟揭示了它令人惊讶的热不稳定性。虽然，结合能是$\sim 0.4$ eV，但由于其自由能Ps的强烈温度依赖性，$_2$在高于$\sim 1000$ K时解离或不形成，除了其中一小部分分子与Ps原子处于平衡的高密度。这一预测与Cassidy & Mills Jr.最近报道的首次观察到稳定的Ps $_2$分子一致，Nature { \bf 449}，195（07）和Phys.Rev.Lett. { \bf 100}，013401（08）;温度低于1000 K。我们所发现的从分子平衡到原子平衡的相对急剧的转变，还有待实验验证。为了阐明自由能中大熵因子的起源，我们分析了这些强关联量子粒子的原子间相互作用的性质。传统的双原子势能曲线是由大距离下的范德华相互作用给出的，但由于组分粒子的相关性和高度离域性，在短原子距离下势能曲线的概念变得模糊不清。
KARL -- A Monte Carlo model for atomic and molecular processes in the tritium atmosphere of the KATRIN experiment
本文提出并行化蒙特卡罗模拟程序KARL，用于计算KATRIN氚源中的粒子谱、密度和流，涵盖散射、电离、激发、复合及团簇等过程，并适用于Project 8等其他氚实验。
Development and validation of a high-fidelity full-spectrum Monte Carlo model for the Swiss airborne gamma-ray spectrometry system
本文提出并验证了一种高保真全谱蒙特卡罗模型，用于瑞士航空伽马射线能谱系统，实现任意伽马射线源的全谱校准，克服传统方法局限，提升应急响应与核安全能力。
Speeding up the ab initio diffusion Monte Carlo by a smart lattice regularization
全电子从头扩散蒙特卡罗（DMC）的最显著缺点之一是其计算成本随着原子序数（$Z$）而急剧增加，其通常与$Z^{\sim 6}$成比例。在这项研究中，我们介绍了一种算法的基础上，一个非常有效的实施格正则化扩散蒙特卡罗（LRDMC），其中传统的时间离散化取代其格空间对应。该方案使我们能够方便地在原子核附近采用一个小的晶格空间，而在原子价区采用一个大的晶格空间，从而实现了相当大的加速，特别是对于大原子序数$Z$。实际上，我们的算法的计算性能可以通过使用重原子的M-Fermi模型在理论上建立，产生几乎可以承受的与原子序数的缩放，即，$Z^{\sim 5}$。这为高效、准确的全电子从头计算方法在电子结构计算中的应用开辟了道路。
A Multi-Level Monte Carlo Tree Search Method for Configuration Generation in Crystalline Systems
本文提出一种多层级蒙特卡洛树搜索算法，通过随机采样与晶体结构层次分解加速探索，高效生成晶体超胞中替位缺陷的最优构型。
Quantification model of X-ray fluorescence analysis based on iterative Monte Carlo procedure
本文建立了一种用于X射线荧光定量分析的迭代蒙特卡罗算法。计算模型采用模拟程序MCNP 6描述原子电子层的激发和弛豫现象。通过对标准参比合金材料进行定量分析，对完整的分析方法进行了测试。在主要元素浓度的标准偏差范围内，发现计算浓度和标称浓度之间存在可接受的一致性。由于应用了Monte Carlo代码中可用的方差缩减程序，整个分析的重复执行Monte Carlo数值计算的总持续时间仅为几分钟。在MatLab编程环境下设计并编写了一个框架软件，用于控制样品元素组成的迭代计算。
DANTON: a Monte-Carlo sampler of $τ$ from $ν_τ$ interacting with the Earth
介绍了DANTON Monte-Carlo软件包的一个初步版本（v0.2.1）。DANTON允许对由$ν_τ$与地球相互作用产生的（衰减的）$τ$进行独家采样。详细模拟了粒子与物质的相互作用，包括横向散射。也可以使用地球的详细地形数据。然而，高蒙特卡罗效率是通过使用反向蒙特卡罗技术实现的。提供了一些验证结果。
Data libraries as a collaborative tool across Monte Carlo codes
讨论了数据库在蒙特卡罗模拟中的作用。目前正在编制的一些数据库进行审查;他们的数据进行严格审查，在各自领域的最先进的。为了验证其内容，对实验数据进行了广泛的测试。
New Physics Data Libraries for Monte Carlo Transport
数据库的作用，作为一个合作的工具，在蒙特卡洛代码进行了讨论。在这一领域的一些新的贡献，他们关注的质子和α电离截面的数据库，电子电离截面的数据库的进展中的发展，并提出了改进的EADL（评估原子数据库），后者导致从一个广泛的数据验证过程。
Monte Carlo and kinetic Monte Carlo methods
本文回顾了使用统计方法进行多尺度模拟的基本计算技术，重点是外延生长的模拟。首先，简要描述了蒙特卡罗模拟背后的物理物理背景。动力学蒙特卡罗（KMC）方法被引入作为更广泛的热力学蒙特卡罗方法的扩展，KMC模拟，包括并行的算法，进行了详细讨论。从原子的图片更粗粒度的描述蒙特卡罗模拟的步骤是表面扩散的情况下举例说明。在这里，我们的目标是推导速率常数的知识有关的基本原子过程。简单的过渡态理论的方法，以及最近的方法，使用加速分子动力学的评论。最后，我解决的一点，简化往往需要在实际的蒙特卡罗模拟，以减少“真正的”原子过程的复杂性。不同的“口味”的kMC模拟和潜在的陷阱有关的复杂性的降低的情况下，模拟外延生长。
Geant4 and beyond: recent progress in precision physics modeling
这个扩展摘要简要地总结了正在进行的研究活动的评估和实验验证的物理方法的光子和电子输运。该分析包括目前在Geant 4中实现的物理模型以及在其他Monte Carlo代码中使用的建模方法，或者在通用蒙特卡罗模拟系统中尚未考虑的建模方法。模拟模型的验证是在严格的统计方法的支持下进行的，这些方法包括拟合优度检验，然后进行分类分析。所有结果都是定量的，并有完整的记录。
Quantifying the unknown: issues in simulation validation and their experimental impact
蒙特卡罗模拟的可靠性的评估进行了讨论，重点是不确定性量化和实验结果的相关影响。方法和技术来解释认识的不确定性，即物理建模的内在知识差距，讨论与具体的实验方案的应用程序的支持。报告了正在进行的项目，在Geant4模拟工具包的认知不确定性的调查。
MeMC: A package for monte-carlo simulations of spherical shells
MeMC是一个开源软件包，用于弹性壳体的蒙特卡罗模拟。它被设计为一个工具来解释由原子力显微镜压痕生物纳米囊泡产生的力-距离数据。代码是用c++和python编写的。代码是可定制的--可以以简单的方式添加新模块。
Monte Carlo methods on a fixed volume system of Silicon-Germanium atoms
由于硅-锗系统的电子是有界的，外部量子效应可以忽略不计。在这份手稿中，我们保持体积不变，同时改变所有其他参数，如压力，温度，锗化学势（或锗浓度），能量，摩尔数和原子键结构，导致在系统中的滞后观察。
Alouette: Yet another encapsulated TAUOLA, but revertible
我们提出了一种算法，用于模拟现有的前向蒙特卡罗衰变引擎的反向蒙特卡罗衰变。该算法在Alouette库中实现，该库是用于模拟τ轻子衰变的TAUOLA薄包装器。我们提供了Alouette的详细描述以及验证结果。
Validation of Geant4-based Radioactive Decay Simulation
放射性衰变在使用蒙特卡罗模拟的各种各样的应用中受到关注。为了正确地估计这种模拟的质量，需要衰减模拟的准确性的知识。我们提出了一个验证的原始Geant 4放射性衰变模块，它使用每衰变采样方法，和扩展包Geant 4为基础的模拟放射性衰变，除了能够使用重构的每衰变采样，是能够使用统计采样方法。验证是基于使用高纯度锗（HPGe）检测器的校准同位素源的测量;不进行模拟校准。对于所考虑的验证实验，等效模拟精度可以通过预衰减和统计采样来实现。
Fast Evaluation of Unbiased Atomic Forces in ab initio Variational Monte Carlo via the Lagrangian Technique
本文提出利用拉格朗日技术替代传统方法，以提高计算效率和无偏原子力的准确性，通过对比不同分子的计算结果验证了方法的有效性。
Selective hydrogen production at platinum surfaces investigated by the Quantum Monte Carlo approach to chemical reactions
本信描述了选择性制氢的化学反应的原子尺度调查。这种清洁燃料是一种可持续能源。由于电子转移是此类反应的关键，因此使用基于量子理论的精确方法。水和一氧化碳之间的反应已经在工业上使用金属催化剂，通常是铂。有一个相当大的经济和环境的挑战，支持这种应用的基本过程限制键离解。这是一个经常限制工业催化反应速率的过程。大多数主流的量子方法在描述键离解时都或多或少地失败了。目前的工作提出了一个很有前途的替代方案：原子尺度量子蒙特卡罗方法产生的大量统计数据的初步分析非常严格的统计精度的基本信息，通过水煤气变换反应与铂催化剂的氢生产。这对于在Pt（111）上建立不太知名的工业反应势垒基准值是令人鼓舞的。
Methods for calculating forces within quantum Monte Carlo simulations
介绍了变分和扩散量子蒙特卡罗（VMC和DMC）方法中的原子力计算。讨论了用“纯”概率分布计算DMC力的优点。提出了一种精确实用的计算力的方法，并对SiH分子进行了测试。力估计的统计进行了探讨，并发现在某些情况下违反中心极限定理。
Equation of state of atomic solid hydrogen by stochastic many-body wave function methods
本文采用多种互补多体波函数方法对体心立方氢晶体的物态方程进行了数值研究。这些方法包括固定节点扩散和变分量子蒙特卡罗的连续随机方法，以及全组态相互作用量子蒙特卡罗的希尔伯特空间随机方法。此外，还采用了周期耦合簇方法。这些方法中的每一种都以不同的强度和近似值为基础，但是它们的组合为了执行可靠的外推到完整的基组和超晶胞尺寸限制，使最终结果具有信心。该方法被认为是在良好的协议平衡细胞体积的系统中的BCC相，与晶格参数为3.307玻尔。
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