Hadronizacja

Hadronizacja (lub hadronizacja ) to proces tworzenia hadronów z kwarków i gluonów . Istnieją dwie główne gałęzie hadronizacji: transformacja plazmy kwarkowo-gluonowej (QGP) i rozpad kolorowych łańcuchów na hadrony. Transformacja plazmy kwarkowo-gluonowej w hadrony jest badana w symulacjach numerycznych QCD , które są badane w relatywistycznych eksperymentach z ciężkimi jonami . Hadronizacja plazmy kwarkowo-gluonowej nastąpiła wkrótce po Wielkim Wybuchu kiedy plazma kwarkowo-gluonowa ostygła do temperatury Hagedorna (około 150 MeV ), kiedy wolne kwarki i gluony nie mogą istnieć. W pękaniu strun nowe hadrony powstają z kwarków, antykwarków i czasami gluonów, spontanicznie powstających z próżni .

Statystyczna hadronizacja

Bardzo udany opis hadronizacji QGP opiera się na statystycznym ważeniu przestrzeni fazowej zgodnie z modelem produkcji cząstek Fermiego-Pomeranchuka. Podejście to było rozwijane od 1950 roku, początkowo jako jakościowy opis produkcji silnie oddziałujących cząstek. Pierwotnie nie miał to być dokładny opis, ale oszacowanie górnej granicy wydajności cząstek w przestrzeni fazowej. W następnych latach odkryto liczne rezonanse hadronowe. Rolfa Hagedorna postulował statystyczny model ładowania początkowego (SBM) pozwalający na opisanie oddziaływań hadronowych za pomocą statystycznych wag rezonansowych i rezonansowego widma masowego. To zmieniło jakościowy model Fermiego-Pomeranchuka w precyzyjny statystyczny model hadronizacji do produkcji cząstek. Jednak ta właściwość oddziaływań hadronowych stanowi wyzwanie dla statystycznego modelu hadronizacji, ponieważ wydajność cząstek jest wrażliwa na niezidentyfikowane stany rezonansowe hadronów o dużej masie. Statystyczny model hadronizacji został po raz pierwszy zastosowany do relatywistycznych zderzeń ciężkich jonów w 1991 roku, co doprowadziło do rozpoznania pierwszej dziwnej sygnatury antybarionowej plazmy kwarkowo-gluonowej odkrytej w CERN .

Fenomenologiczne badania modelu strun i fragmentacji

QCD (chromodynamika kwantowa) procesu hadronizacji nie jest jeszcze w pełni poznana, ale jest modelowana i parametryzowana w wielu badaniach fenomenologicznych, w tym w modelu strunowym Lunda oraz w różnych schematach aproksymacji QCD dalekiego zasięgu .

Ciasny stożek cząstek powstały w wyniku hadronizacji pojedynczego kwarku nazywany jest dżetem . W detektorach cząstek obserwowane są dżety, a nie kwarki, o których istnieniu należy wnioskować. Modele i schematy aproksymacji oraz przewidywana przez nie hadronizacja dżetowa lub fragmentacja zostały obszernie porównane z pomiarami w szeregu eksperymentów fizyki cząstek elementarnych o wysokich energiach, np. TASSO , OPAL i H1 .

Hadronizację można zbadać za pomocą symulacji Monte Carlo . Po ustaniu deszczu cząstek pozostają partony z wirtualnościami (jak daleko od powłoki znajdują się cząstki wirtualne ) rzędu skali odcięcia. Od tego momentu parton znajduje się w trybie przenoszenia niskiego pędu, reżimu długodystansowego, w którym nieperturbacyjne efekty stają się ważne. Najbardziej dominującym z tych efektów jest hadronizacja, która przekształca partony w obserwowalne hadrony. Nie jest znana dokładna teoria hadronizacji, ale istnieją dwa udane modele parametryzacji.

Modele te są używane w generatorach zdarzeń , które symulują zdarzenia fizyki cząstek elementarnych. Skala, w jakiej partony są przydzielane hadronizacji, jest ustalana przez składową prysznica Monte Carlo generatora zdarzeń. Modele hadronizacji zwykle zaczynają się od własnej, z góry określonej skali. Może to spowodować poważny problem, jeśli nie zostanie prawidłowo skonfigurowany w Prysznicu Monte Carlo. Częstymi wyborami prysznica Monte Carlo są PYTHIA i HERWIG. Każdy z nich odpowiada jednemu z dwóch modeli parametryzacji.

Górny kwark nie hadronizuje

Jednak kwark górny rozpada się pod wpływem oddziaływań słabych ze średnim czasem życia wynoszącym 5×10-25 sekund . W przeciwieństwie do wszystkich innych słabych oddziaływań, które zazwyczaj są znacznie wolniejsze niż oddziaływania silne, słaby rozpad kwarków górnych jest wyjątkowo krótszy niż skala czasu, w której działa silna siła QCD , więc kwark górny rozpada się, zanim będzie mógł dokonać hadronizacji. Kwark górny jest więc prawie cząstką swobodną.

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hadronization&oldid=1139507100 ”