stringtranslate.com

Адронизация

Адронизация (или адронизация ) — это процесс образования адронов из кварков и глюонов . Существует две основные ветви адронизации: трансформация кварк-глюонной плазмы (КГП) [1] и распад цветной струны на адроны. [2] Трансформация кварк-глюонной плазмы в адроны изучается в численном моделировании решеточной КХД , которое исследуется в релятивистских экспериментах с тяжелыми ионами . [3] Адронизация кварк-глюонной плазмы произошла вскоре после Большого взрыва , когда кварк-глюонная плазма остыла до температуры Хагедорна (около 150  МэВ ), когда свободные кварки и глюоны не могут существовать. [4] При разрыве струн новые адроны образуются из кварков, антикварков и иногда глюонов, спонтанно созданных из вакуума . [5]

Статистическая адронизация

Весьма успешное описание адронизации QGP основано на статистическом взвешивании фазового пространства [6] в соответствии с моделью рождения частиц Ферми–Померанчука. [7] Этот подход был разработан с 1950 года изначально как качественное описание рождения сильно взаимодействующих частиц. Первоначально он не предназначался для точного описания, а был оценкой верхнего предела выхода частиц в фазовом пространстве. В последующие годы были обнаружены многочисленные адронные резонансы. Рольф Хагедорн постулировал статистическую модель бутстрапа (SBM), позволяющую описывать адронные взаимодействия в терминах статистических резонансных весов и спектра масс резонанса. Это превратило качественную модель Ферми–Померанчука в точную статистическую модель адронизации для рождения частиц. [8] Однако это свойство адронных взаимодействий представляет собой проблему для статистической модели адронизации, поскольку выход частиц чувствителен к неопознанным состояниям адронного резонанса с большой массой. Статистическая модель адронизации была впервые применена к релятивистским столкновениям тяжелых ионов в 1991 году, что привело к распознаванию первой странной антибарионной сигнатуры кварк-глюонной плазмы, обнаруженной в ЦЕРНе . [9] [10]

Феноменологические исследования струнной модели и фрагментации

Квантовая хромодинамика (КХД) процесса адронизации еще не полностью изучена, но моделируется и параметризуется в ряде феноменологических исследований, включая модель струны Лунда и различные схемы приближения КХД на больших расстояниях . [5] [11] [12]

Плотный конус частиц, созданный адронизацией одного кварка , называется струей . В детекторах частиц наблюдаются струи, а не кварки, существование которых должно быть выведено. Модели и схемы приближения и их предсказанная адронизация струи, или фрагментация , были широко сопоставлены с измерениями в ряде экспериментов по физике частиц высоких энергий, например, TASSO , [13] OPAL [14] и H1 . [15]

Адронизацию можно исследовать с помощью моделирования Монте-Карло . После того, как ливень частиц закончился, остаются партоны с виртуальностями (насколько далеко от оболочки находятся виртуальные частицы ) порядка масштаба обрезания. С этого момента партон находится в режиме низкой передачи импульса, на большом расстоянии, в котором непертурбативные эффекты становятся важными. Наиболее доминирующим из этих эффектов является адронизация, которая превращает партоны в наблюдаемые адроны. Точная теория адронизации неизвестна, но есть две успешные модели для параметризации.

Эти модели используются в генераторах событий , которые моделируют события физики частиц. Масштаб, в котором партоны передаются адронизации, фиксируется компонентом Монте-Карло ливня генератора событий. Модели адронизации обычно начинаются с некоторого предопределенного собственного масштаба. Это может вызвать существенные проблемы, если не настроено должным образом в Монте-Карло ливня. Обычными вариантами Монте-Карло ливня являются PYTHIA и HERWIG. Каждый из них соответствует одной из двух моделей параметризации.

Верхний кварк не адронизируется

Однако верхний кварк распадается посредством слабого взаимодействия со средним временем жизни 5×10−25 секунд . В отличие от всех других слабых взаимодействий, которые обычно намного медленнее сильных взаимодействий, слабый распад верхнего кварка однозначно короче временной шкалы, в которой действует сильное взаимодействие КХД, поэтому верхний кварк распадается до того, как он сможет адронизироваться. [16] Таким образом, верхний кварк является почти свободной частицей. [17] [18] [19]

Ссылки

  1. ^ Рафельски, Иоганн (2015). «Плавление адронов, кипение кварков». The European Physical Journal A. 51 ( 9): 114. arXiv : 1508.03260 . Bibcode : 2015EPJA...51..114R. doi : 10.1140/epja/i2015-15114-0 . ISSN  1434-6001.
  2. ^ Андерссон, Бо, 1937- (1998). Модель Лунда. Кембридж, Великобритания: Cambridge University Press. ISBN 0-521-42094-6. OCLC  37755081.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Мюллер, Берндт (2016), Рафельски, Иоганн (ред.), «Новая фаза материи: кварк-глюонная плазма за пределами критической температуры Хагедорна», Плавление адронов, кипение кварков — от температуры Хагедорна до ультрарелятивистских столкновений тяжелых ионов в ЦЕРНе , Cham: Springer International Publishing, стр. 107–116, arXiv : 1501.06077 , Bibcode : 2016mhbq.book..107M, doi : 10.1007/978-3-319-17545-4_14 , ISBN 978-3-319-17544-7
  4. ^ Летессье, Жан; Рафельски, Иоганн (2002). Адроны и кварк-глюонная плазма (1-е изд.). Cambridge University Press. doi :10.1017/cbo9780511534997. ISBN 978-0-521-38536-7.
  5. ^ аб Ю; Докшицер, Л.; Хозе, Вирджиния; Мюллер, А.Х.; Троян, С.И. (1991). Основы пертурбативной КХД . Издания Frontieres.
  6. ^ Рафельски, Иоганн; Летессье, Жан (2003). «Проверка пределов статистической адронизации». Ядерная физика A. 715 : 98c–107c. arXiv : nucl-th/0209084 . Bibcode : 2003NuPhA.715...98R. doi : 10.1016/S0375-9474(02)01418-5. S2CID  18970526.
  7. ^ Хагедорн, Рольф (1995), Летессье, Жан; Гутброд, Ханс Х.; Рафельски, Иоганн (ред.), «Долгий путь к статистической модели бутстрапа», Hot Hadronic Matter , NATO ASI Series, т. 346, Бостон, Массачусетс: Springer US, стр. 13–46, doi : 10.1007/978-1-4615-1945-4_2, ISBN 978-1-4613-5798-8, получено 2020-06-25
  8. ^ Торрьери, Г.; Стейнке, С.; Бронёвский, В.; Флорковски, В.; Летессье, Ж.; Рафельски, Дж. (2005). «ПОДЕЛИТЬСЯ: Статистическая адронизация с резонансами». Компьютерная физика. Коммуникации . 167 (3): 229–251. arXiv : nucl-th/0404083 . Бибкод : 2005CoPhC.167..229T. дои : 10.1016/j.cpc.2005.01.004. S2CID  13525448.
  9. ^ Рафельски, Иоганн (1991). «Странные антибарионы из кварк-глюонной плазмы». Physics Letters B. 262 ( 2–3): 333–340. Bibcode : 1991PhLB..262..333R. doi : 10.1016/0370-2693(91)91576-H.
  10. ^ Abatzis, S.; Barnes, RP; Benayoun, M.; Beusch, W.; Bloodworth, IJ; Bravar, A.; Caponero, M.; Carney, JN; Dufey, JP; Evans, D.; Fini, R. (1990). "Λ и производство во взаимодействиях серы и вольфрама при 200 ГэВ/с на нуклон". Physics Letters B. 244 ( 1): 130–134. doi :10.1016/0370-2693(90)90282-B.
  11. ^ Bassetto, A.; Ciafaloni, M.; Marchesini, G.; Mueller, AH (1982). «Множественность струй и мягкая глюонная факторизация». Nuclear Physics B. 207 ( 2): 189–204. Bibcode : 1982NuPhB.207..189B. doi : 10.1016/0550-3213(82)90161-4. ISSN  0550-3213.
  12. ^ Мюллер, AH (1981). «О множественности адронов в струях КХД». Physics Letters B. 104 ( 2): 161–164. Bibcode : 1981PhLB..104..161M. doi : 10.1016/0370-2693(81)90581-5. ISSN  0370-2693.
  13. ^ Брауншвейг, В.; Герхардс, Р.; Киршфинк, Ф.Дж.; Мартин, Х.-У.; Фишер, Х.М.; Хартманн, Х.; и др. (Сотрудничество ТАССО) (1990). «Свойства глобальной струи при энергии центра масс 14–44 ГэВ при e +  e - аннигиляции». Zeitschrift für Physik C. 47 (2): 187–198. дои : 10.1007/bf01552339. ISSN  0170-9739. S2CID  124007688.
  14. ^ Akrawy, MZ; Alexander, G.; Allison, J.; Allport, PP; Anderson, KJ; Armitage, JC; et al. (OPAL Collaboration) (1990). "Исследование когерентности мягких глюонов в адронных струях". Physics Letters B . 247 (4): 617–628. Bibcode :1990PhLB..247..617A. doi :10.1016/0370-2693(90)91911-t. ISSN  0370-2693. S2CID  121998239.
  15. ^ Aid, S.; Andreev, V.; Andrieu, B.; Appuhn, R.-D.; Arpagaus, M.; Babaev, A.; et al. (H1 Collaboration) (1995). "Исследование фрагментации кварков в столкновениях e −  p в HERA". Nuclear Physics B . 445 (1): 3–21. arXiv : hep-ex/9505003 . Bibcode :1995NuPhB.445....3A. doi :10.1016/0550-3213(95)91599-h. ISSN  0550-3213. S2CID  18632361.
  16. ^ Абазов, ВМ; Эбботт, Б.; Аболинс, М.; Ачарья, Б.С.; Адамс, М.; Адамс, Т.; и др. (2008). «Доказательства производства одиночных топ-кварков». Physical Review D. 78 ( 1): 012005. arXiv : 0803.0739 . Bibcode : 2008PhRvD..78a2005A. doi : 10.1103/PhysRevD.78.012005. S2CID  204894756.
  17. ^ Seidel, Katja; Simon, Frank; Tesař, Michal; Poss, Stephane (август 2013 г.). "Измерения массы топ-кварка на пороге и выше на CLIC". The European Physical Journal C . 73 (8): 2530. arXiv : 1303.3758 . Bibcode :2013EPJC...73.2530S. doi :10.1140/epjc/s10052-013-2530-7. ISSN  1434-6044. S2CID  118529845.
  18. ^ Alioli, S.; Fernandez, P.; Fuster, J.; Irles, A.; Moch, S.; Uwer, P.; Vos, M. (май 2013 г.). "Новый наблюдаемый параметр для измерения массы топ-кварка на адронных коллайдерах". The European Physical Journal C. 73 ( 5): 2438. arXiv : 1303.6415 . Bibcode : 2013EPJC...73.2438A. doi : 10.1140/epjc/s10052-013-2438-2. ISSN  1434-6044. S2CID  20136858.
  19. ^ Гао, Цзюнь; Ли, Чун Шэн; Чжу, Хуа Син (24 января 2013 г.). «Распад топ-кварка в следующем за следующим лидирующим порядке в КХД». Physical Review Letters . 110 (4): 042001. arXiv : 1210.2808 . Bibcode :2013PhRvL.110d2001G. doi :10.1103/PhysRevLett.110.042001. ISSN  0031-9007. PMID  25166153. S2CID  5101838.
Найдите информацию об адронизации в Викисловаре, бесплатном словаре.