stringtranslate.com

Адронизация

Адронизация (или адронизация ) — процесс образования адронов из кварков и глюонов . Существуют две основные ветви адронизации: кварк-глюонная плазменная (КГП) трансформация [1] и распад цветных струн на адроны. [2] Преобразование кварк-глюонной плазмы в адроны изучается с помощью численного моделирования решеточной КХД , которое исследуется в экспериментах с релятивистскими 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 из кварков, антикварков и иногда глюонов, спонтанно возникших из вакуума , образуются новые адроны . [5]

Статистическая адронизация

Весьма успешное описание адронизации КГП основано на статистическом взвешивании фазового пространства [6] в соответствии с моделью рождения частиц Ферми-Померанчука. [7] Этот подход был разработан с 1950 года первоначально как качественное описание образования сильно взаимодействующих частиц. Первоначально это было не точное описание, а оценка верхнего предела выхода частиц в фазовом пространстве. В последующие годы были открыты многочисленные адронные резонансы. Рольф Хагедорн постулировал статистическую бутстреп-модель (SBM), позволяющую описывать адронные взаимодействия с точки зрения статистических резонансных весов и резонансного спектра масс. 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 обнаружению первой странной антибарионной сигнатуры кварк-глюонной плазмы, обнаруженной в ЦЕРНе . [9] [10]

Феноменологические исследования струнной модели и фрагментации

КХД (квантовая хромодинамика) процесса адронизации еще не полностью понята, но моделируется и параметризуется в ряде феноменологических исследований, включая струнную модель Лунда и в различных схемах аппроксимации КХД дальнего действия . [5] [11] [12]

Плотный конус частиц, созданный адронизацией одиночного кварка , называется струей . В детекторах частиц наблюдаются струи, а не кварки, о существовании которых необходимо сделать вывод. Модели и схемы аппроксимации и их предсказанная адронизация или фрагментация струи широко сравнивались 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 прекращения потока частиц остаются партоны с виртуальностью (насколько далеко от оболочки находятся виртуальные частицы ) порядка шкалы обрезания. С этого момента партон находится в режиме низкой передачи импульса и на больших расстояниях, 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 параметризации.

Эти модели используются в генераторах событий , которые имитируют события физики элементарных частиц. Масштаб, в котором партоны отдаются адронизации, фиксируется ливневой компонентой Монте-Карло генератора событий. Модели адронизации обычно начинаются с некоторого заранее определенного масштаба. Это может вызвать серьезные проблемы, если неправильно настроить душ Монте-Карло. Распространенными вариантами душа Monte Carlo являются PYTHIA и HERWIG. Каждый из них соответствует одной из двух моделей параметризации.

Топ-кварк не адронизируется

Однако топ-кварк распадается под действием слабого взаимодействия со средним временем жизни 5×10 -25 секунд. В отличие от всех других слабых взаимодействий, которые обычно происходят намного медленнее, чем сильные взаимодействия, слабый распад топ-кварка однозначно короче временного масштаба, в котором действует сильное взаимодействие КХД, поэтому топ-кварк распадается до того, как успевает адронизироваться. [16] Таким образом, топ -кварк является почти свободной частицей. [17] [18] [19]

Рекомендации

  1. ^ Рафельски, Иоганн (2015). «Плавление адронов, кипение кварков». Европейский физический журнал А. 51 (9): 114. arXiv : 1508.03260 . Бибкод : 2015EPJA...51..114R. дои : 10.1140/epja/i2015-15114-0 . ISSN  1434-6001.
  2. ^ Андерссон, Бо, 1937- (1998). Модель Лунда. Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-42094-6. ОСЛК  37755081.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Мюллер, Берндт (2016), Рафельски, Иоганн (редактор), «Новая фаза материи: кварк-глюонная плазма за пределами критической температуры Хагедорна», Плавление адронов, кипение кварков - от температуры Хагедорна до ультрарелятивистских тяжелых ионов Столкновения в CERN , 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.). Издательство Кембриджского университета. дои : 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). «Тестирование пределов статистической адронизации». Ядерная физика А . 715 : 98–107 в. arXiv : nucl-th/0209084 . Бибкод : 2003NuPhA.715...98R. дои : 10.1016/S0375-9474(02)01418-5. S2CID  18970526.
  7. ^ Хагедорн, Рольф (1995), Летессье, Жан; Гутброд, Ганс Х.; Рафельски, Иоганн (ред.), «Долгий путь к статистической модели начальной загрузки», Горячая адронная материя , Серия NATO ASI, том. 346, Бостон, Массачусетс: Springer US, стр. 13–46, номер документа : 10.1007/978-1-4615-1945-4_2, ISBN. 978-1-4613-5798-8, получено 25 июня 2020 г.
  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». Буквы по физике Б. 262 (2–3): 333–340. Бибкод : 1991PhLB..262..333R. дои : 10.1016/0370-2693(91)91576-H.
  10. ^ Абацис, С.; Барнс, Р.П.; Бенаюн, М.; Беуш, В.; Бладворт, штат Ай-Джей; Бравар, А.; Капонеро, М.; Карни, JN; Дюфи, JP; Эванс, Д.; Фини, Р. (1990). «Λ и образование во взаимодействиях сера-вольфрам при энергии 200 ГэВ/с на нуклон». Буквы по физике Б. 244 (1): 130–134. дои : 10.1016/0370-2693(90)90282-Б.
  11. ^ Бассетто, А.; Чиафалони, М.; Маркезини, Г.; Мюллер, АХ (1982). «Множественность струи и мягкая глюонная факторизация». Ядерная физика Б . 207 (2): 189–204. Бибкод : 1982NuPhB.207..189B. дои : 10.1016/0550-3213(82)90161-4. ISSN  0550-3213.
  12. ^ Мюллер, AH (1981). «О множественности адронов в струях КХД». Буквы по физике Б. 104 (2): 161–164. Бибкод : 1981PhLB..104..161M. дои : 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 другие. (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. ^ Акравы, МЗ; Александр, Г.; Эллисон, Дж.; Олпорт, ПП; Андерсон, К.Дж.; Армитидж, Джей Си; и другие. (Сотрудничество OPAL) (1990). «Исследование когерентности мягких глюонов в адронных струях». Буквы по физике Б. 247 (4): 617–628. Бибкод : 1990PhLB..247..617A. дои : 10.1016/0370-2693(90)91911-т. ISSN  0370-2693. S2CID  121998239.
  15. ^ Помощь, С.; Андреев В.; Андрие, Б.; Аппун, Р.-Д.; Арпагаус, М.; Бабаев А.; и другие. (Сотрудничество H1) (1995). «Исследование фрагментации кварков в e -  p-столкновениях в HERA». Ядерная физика Б . 445 (1): 3–21. arXiv : hep-ex/9505003 . Бибкод : 1995NuPhB.445....3A. дои : 10.1016/0550-3213(95)91599-ч. ISSN  0550-3213. S2CID  18632361.
  16. ^ Абазов, В.М.; Эбботт, Б.; Аболинс, М.; Ачарья, Б.С.; Адамс, М.; Адамс, Т.; и другие. (2008). «Доказательства образования одиночных топ-кварков». Физический обзор D . 78 (1): 012005. arXiv : 0803.0739 . Бибкод : 2008PhRvD..78a2005A. doi :10.1103/PhysRevD.78.012005. S2CID  204894756.
  17. ^ Зайдель, Катя; Саймон, Фрэнк; Тесарж, Михал; Посс, Стефан (август 2013 г.). «Измерения массы топ-кварков на пороге и выше на CLIC». Европейский физический журнал C . 73 (8): 2530. arXiv : 1303.3758 . Бибкод : 2013EPJC...73.2530S. doi : 10.1140/epjc/s10052-013-2530-7. ISSN  1434-6044. S2CID  118529845.
  18. ^ Алиоли, С.; Фернандес, П.; Фустер, Дж.; Ирлес, А.; Мох, С.; Увер, П.; Вос, М. (май 2013 г.). «Новая наблюдаемая для измерения массы топ-кварка на адронных коллайдерах». Европейский физический журнал C . 73 (5): 2438. arXiv : 1303.6415 . Бибкод : 2013EPJC...73.2438A. doi : 10.1140/epjc/s10052-013-2438-2. ISSN  1434-6044. S2CID  20136858.
  19. ^ Гао, Цзюнь; Ли, Чонг Шэн; Чжу, Хуа Син (24 января 2013 г.). «Распад топ-кварка в предпоследнем порядке в КХД». Письма о физических отзывах . 110 (4): 042001. arXiv : 1210.2808 . Бибкод : 2013PhRvL.110d2001G. doi :10.1103/PhysRevLett.110.042001. ISSN  0031-9007. PMID  25166153. S2CID  5101838.
Найдите адронизацию в Викисловаре, бесплатном словаре.