Адронизация

Адронизация (или адронизация ) — процесс образования адронов из кварков и глюонов . Существует две основные ветви адронизации: кварк-глюонная плазма (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 в фазовом пространстве. ^[6] согласно модели рождения частиц Ферми-Померанчука. ^[7] Этот подход разрабатывался 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 бутстрап-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 дальнего действия и в различных схемах аппроксимации КХД . ^[5]^[11]^[12]

Плотный конус частиц, созданный адронизацией одного кварка, называется струей . В детекторах частиц наблюдаются струи, а не кварки, о существовании которых необходимо сделать вывод. Модели и аппроксимационные схемы, а также предсказанная ими адронизация или фрагментация струи тщательно сравнивались с измерениями в ряде экспериментов по физике частиц высоких энергий, например, TASSO , ^[13] ОПАЛ ^[14] и Н1 . ^[15]

Адронизацию можно исследовать с помощью моделирования Монте-Карло . После потока частиц прекращения 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

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

Ссылки

^ 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 .
^ 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 )
^ 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 столкновений тяжелых ионов 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
^ 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 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Ю; Докшицер, Л.; Хозе, Вирджиния; Мюллер, А.Х.; Троян, С.И. (1991). Основы пертурбативной КХД . Издания Frontieres.
^ Рафельски, Иоганн; Летессье, Жан (2003). «Тестирование пределов статистической адронизации» . Ядерная физика А . 715 : 98–107 в. arXiv : nucl-th/0209084 . Бибкод : 2003НуФА.715...98Р . дои : 10.1016/S0375-9474(02)01418-5 . S2CID 18970526 .
^ 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, doi : 10.1007/978-1-4615-1945-4_2 , ISBN. 978-1-4613-5798-8 , получено 25 июня 2020 г.
^ 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 .
^ 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 .
^ 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-B .
^ Бассетто, А.; Чиафалони, М.; Маркезини, Г.; Мюллер, АХ (1982). «Множественность струи и мягкая глюонная факторизация». Ядерная физика Б . 207 (2): 189–204. Бибкод : 1982НуФБ.207..189Б . дои : 10.1016/0550-3213(82)90161-4 . ISSN 0550-3213 .
^ Мюллер, АХ (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 .
^ 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 в e ⁺ и ⁻ аннигиляция». Журнал физики C. 47 ( 2): 187–198. doi : 10.1007/bf01552339 . ISSN 0170-9739 . S2CID 124007688 .
^ Акравы, МЗ; Александр, Г.; Эллисон, Дж.; Олпорт, ПП; Андерсон, К.Дж.; Армитидж, Джей Си; и др. (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 .
^ СПИД.; Андреев В.; Андрие, Б.; Аппун, Р.-Д.; Арпагаус, М.; Бабаев А.; и др. (Сотрудничество H1) (1995). «Исследование фрагментации кварков в e ⁻ p-столкновения в HERA». Nuclear Physics B. 445 ( 1): 3–21. arXiv : hep-ex/9505003 . Bibcode : 1995NuPhB.445....3A . doi : 10.1016/0550-3213(95)91599- ч . ISSN 0550-3213 . S2CID 18632361 .
^ Абазов В.М.; Эбботт, Б.; Аболинс, М.; Ачарья, Б.С.; Адамс, М.; Адамс, Т.; и др. (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 .
^ 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 .
^ 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 .
^ 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 . ПМИД 25166153 . S2CID 5101838 .

Греко, В.; Ко, СМ; Леваи, П. (2003). «Слияние партонов и аномалия антипротонов и пионов в RHIC». Письма о физических отзывах . 90 (20): 202302. arXiv : nucl-th/0301093 . Бибкод : 2003PhRvL..90t2302G . doi : 10.1103/PhysRevLett.90.202302 . ПМИД 12785885 . S2CID 35617853 .
Фрайс, Р.Дж.; Мюллер, Б.; Нонака, К.; Басс, SA (2003). «Адронизация в столкновениях тяжелых ионов: рекомбинация и фрагментация адронизации партонов в столкновениях тяжелых ионов». Письма о физических отзывах . 90 (20): 202303. arXiv : nucl-th/0301087 . Бибкод : 2003PhRvL..90t2303F . doi : 10.1103/PhysRevLett.90.202303 . ПМИД 12785886 . S2CID 912540 .

[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 столкновений тяжелых ионов 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 .

[Yu1991-5] Перейти обратно: ^а ^б 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 : 2003НуФА.715...98Р . 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, doi : 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-B .

[Bassetto1982-11] Бассетто, А.; Чиафалони, М.; Маркезини, Г.; Мюллер, АХ (1982). «Множественность струи и мягкая глюонная факторизация». Ядерная физика Б . 207 (2): 189–204. Бибкод : 1982НуФБ.207..189Б . дои : 10.1016/0550-3213(82)90161-4 . ISSN 0550-3213 .

[Mueller1981-12] Мюллер, АХ (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 др. (Сотрудничество ТАССО) (1990). «Свойства глобальной струи при энергии центра масс 14-44 ГэВ в e ⁺ и ⁻ аннигиляция». Журнал физики C. 47 ( 2): 187–198. doi : 10.1007/bf01552339 . ISSN 0170-9739 . S2CID 124007688 .

[14] Акравы, МЗ; Александр, Г.; Эллисон, Дж.; Олпорт, ПП; Андерсон, К.Дж.; Армитидж, Джей Си; и др. (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] СПИД.; Андреев В.; Андрие, Б.; Аппун, Р.-Д.; Арпагаус, М.; Бабаев А.; и др. (Сотрудничество H1) (1995). «Исследование фрагментации кварков в e ⁻ p-столкновения в HERA». Nuclear Physics B. 445 ( 1): 3–21. arXiv : hep-ex/9505003 . Bibcode : 1995NuPhB.445....3A . doi : 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 др. (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 . ПМИД 25166153 . S2CID 5101838 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]