Hadronizace - Hadronization
Hadronizace (nebo hadronizace) je proces formování hadrony mimo kvarky a gluony. Existují dvě hlavní větve hadronizace: kvark-gluonová plazma (QGP) transformace[1] a rozpad barevného řetězce do hadronů.[2] Je studována transformace kvark-gluonové plazmy na hadrony mřížka QCD numerické simulace, které jsou zkoumány v relativistické těžké ionty experimenty.[3] K hadronizaci kvark-gluonové plazmy došlo krátce po Velký třesk když kvark – gluonová plazma ochladí na Hagedornova teplota (asi 150MeV ) když volné kvarky a gluony nemohou existovat.[4] Při lámání strun se z kvarků, antikvarků a někdy gluonů, spontánně vytvořených z vakuum.[5]
Statistická hadronizace
Velmi úspěšný popis hadronizace QGP je založen na statistickém vážení fázového prostoru[6] podle Fermi-Pomeranchukova modelu výroby částic.[7] Tento přístup byl vyvinut od roku 1950, zpočátku jako kvalitativní popis silně interagující produkce částic. Původně to neměl být přesný popis, ale odhad fázového prostoru horní hranice výtěžku částic. V následujících letech byly objeveny četné hadronové rezonance. Rolf Hagedorn postuloval statistický bootstrap model (SBM) umožňující popsat hadronové interakce z hlediska statistických rezonančních vah a hmotnostního spektra rezonance. Toto změnilo kvalitativní model Fermi-Pomeranchuk na přesný statistický model hadronizace pro produkci částic.[8] Tato vlastnost hadronových interakcí však představuje výzvu pro statistický model hadronizace, protože výtěžek částic je citlivý na neidentifikované stavy vysoké hmotnosti hadronové rezonance. Statistický model hadronizace byl poprvé aplikován na relativistické srážky těžkých iontů v roce 1991, což vedlo k rozpoznání prvního podivného anti-baryonového podpisu kvark-gluonové plazmy objeveného na CERN.[9][10]
Fenomenologické studie řetězcového modelu a fragmentace
QCD (kvantová chromodynamika) hadronizačního procesu dosud není plně objasněna, ale je modelována a parametrizována v řadě fenomenologických studií, včetně Lund řetězec model a v různých dálkových dosahu QCD aproximační schémata.[5][11][12]
Těsný kužel částic vytvořený hadronizací jediného tvaroh se nazývá a proud. v detektory částic, jsou pozorovány trysky spíše než kvarky, jejichž existenci je nutno odvodit. Modely a aproximační schémata a jejich predikovaná trysková hadronizace, příp fragmentace, byly rozsáhle srovnávány s měřením v řadě experimentů fyziky částic s vysokou energií, např. TASSO,[13] OPÁL[14] a H1.[15]
Hadronizaci lze prozkoumat pomocí Monte Carlo simulace. Po částicová sprcha ukončil, partony s virtuálními silami (jak daleko mimo skořápku the virtuální částice jsou) v pořadí mezní stupnice zůstávají. Od tohoto okamžiku je parton v režimu přenosu nízké hybnosti, ve kterém je režim na dlouhé vzdálenosti neporušující účinky se stávají důležitými. Nejdominantnějším z těchto efektů je hadronizace, která převádí partony na pozorovatelné hadrony. Žádná přesná teorie pro hadronizaci není známa, ale existují dva úspěšné modely parametrizace.
Tyto modely se používají uvnitř generátory událostí které simulují události fyziky částic. Rozsah, ve kterém partony jsou dány hadronizaci je stanovena sprchou Monte Carlo komponenty generátoru událostí. Hadronizační modely obvykle začínají v nějakém předdefinovaném vlastním měřítku. To může způsobit vážný problém, pokud nebude správně nastaveno ve sprše Monte Carlo. Časté volby sprchy Monte Carlo jsou PYTHIA a HERWIG. Každý z nich odpovídá jednomu ze dvou parametrizačních modelů.
Horní kvark nemá hadronizaci
The top kvark se však rozpadá přes slabá síla se střední životností 5 × 10−25 sekundy. Na rozdíl od všech ostatních slabých interakcí, které jsou obvykle mnohem pomalejší než silné interakce, je slabý rozpad top kvarku jednoznačně kratší než časové měřítko, ve kterém silná síla QCD působí, takže top kvark se rozpadne, než bude moci hadronizovat.[16] The top kvark je tedy téměř volná částice.[17][18][19]
Reference
- ^ Rafelski, Johann (2015). „Tavení hadronů, varné kvarky“. Evropský fyzický deník A. 51 (9): 114. doi:10.1140 / epja / i2015-15114-0. ISSN 1434-6001.
- ^ Andersson, Bo, 1937- (1998). Lundův model. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 0-521-42094-6. OCLC 37755081.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
- ^ Müller, Berndt (2016), Rafelski, Johann (ed.), „Nová fáze hmoty: plazma kvark-gluon za hranicí kritické teploty Hagedorn“, Tavení hadronů, varné kvarky - od teploty Hagedorn po ultra-relativní srážky těžkých iontů v CERNu, Cham: Springer International Publishing, s. 107–116, doi:10.1007/978-3-319-17545-4_14, ISBN 978-3-319-17544-7, vyvoláno 2020-06-26
- ^ Letessier, Jean; Rafelski, Johann (2002). Hadrony a plazma Quark – Gluon (1. vyd.). Cambridge University Press. doi:10.1017 / cbo9780511534997. ISBN 978-0-521-38536-7.
- ^ A b Yu; Dokshitzer, L .; Khoze, V.A .; Mueller, A. H .; Troyan, S.I. (1991). Základy poruchové QCD. Vydání Frontieres.
- ^ Rafelski, Johann; Letessier, Jean (2003). „Testovací limity statistické hadronizace“. Jaderná fyzika A. 715: 98c – 107c. arXiv:nucl-th / 0209084. doi:10.1016 / S0375-9474 (02) 01418-5.
- ^ Hagedorn, Rolf (1995), Letessier, Jean; Gutbrod, Hans H .; Rafelski, Johann (eds.), „Dlouhá cesta ke statistickému modelu bootstrapu“, Horká hadronická záležitost, Boston, MA: Springer USA, 346, s. 13–46, doi:10.1007/978-1-4615-1945-4_2, ISBN 978-1-4613-5798-8, vyvoláno 2020-06-25
- ^ Torrieri, G .; Steinke, S .; Broniowski, W .; Florkowski, W .; Letessier, J .; Rafelski, J. (2005). „SDÍLET: Statistická hadronizace s rezonancemi“. Komunikace počítačové fyziky. 167 (3): 229–251. arXiv:nucl-th / 0404083. doi:10.1016 / j.cpc.2005.01.004.
- ^ Rafelski, Johann (1991). „Zvláštní anti-baryony z kvark-gluonové plazmy“. Fyzikální písmena B. 262 (2–3): 333–340. doi:10.1016 / 0370-2693 (91) 91576-H.
- ^ Abatzis, S .; Barnes, R.P .; Benayoun, M .; Beusch, W .; Bloodworth, I.J .; Bravar, A .; Caponero, M .; Carney, J.N .; Dufey, J.P .; Evans, D .; Fini, R. (1990). „Λ a produkce v interakcích síra a wolfram při 200 GeV / c na nukleon“. Fyzikální písmena B. 244 (1): 130–134. doi:10.1016 / 0370-2693 (90) 90282-B.
- ^ Bassetto, A .; Ciafaloni, M .; Marchesini, G .; Mueller, A.H. (1982). "Násobnost tryskových proudů a faktorizace měkkého gluonu". Jaderná fyzika B. 207 (2): 189–204. Bibcode:1982NuPhB.207..189B. doi:10.1016/0550-3213(82)90161-4. ISSN 0550-3213.
- ^ Mueller, A.H. (1981). "O multiplicitě hadronů v tryskách QCD". Fyzikální písmena B. 104 (2): 161–164. Bibcode:1981PhLB..104..161M. doi:10.1016/0370-2693(81)90581-5. ISSN 0370-2693.
- ^ Braunschweig, W .; Gerhards, R .; Kirschfink, F. J .; Martyn, H.-U .; Fischer, H.M .; Hartmann, H .; et al. (TASSO Collaboration) (1990). „Globální vlastnosti paprsků při 14-44 GeV centru hromadné energie v e+ E− zničení". Zeitschrift für Physik C.. 47 (2): 187–198. doi:10.1007 / bf01552339. ISSN 0170-9739.
- ^ Akrawy, M.Z .; Alexander, G .; Allison, J .; Allport, P.P .; Anderson, K.J .; Armitage, J.C .; et al. (OPAL Collaboration) (1990). „Studie koherence měkkých gluonů v tryskách hadronu“. Fyzikální písmena B. 247 (4): 617–628. Bibcode:1990PhLB..247..617A. doi:10.1016 / 0370-2693 (90) 91911-t. ISSN 0370-2693.
- ^ Aid, S .; Andreev, V .; Andrieu, B .; Appuhn, R.-D .; Arpagaus, M .; Babaev, A .; et al. (H1 Collaboration) (1995). „Studie fragmentace kvarků v e− kolize p na HERA ". Jaderná fyzika B. 445 (1): 3–21. arXiv:hep-ex / 9505003. Bibcode:1995NuPhB.445 .... 3A. doi:10.1016 / 0550-3213 (95) 91599-h. ISSN 0550-3213.
- ^ Abazov, V.M .; Abbott, B .; Abolins, M .; Acharya, B.S .; Adams, M .; Adams, T .; et al. (2008). Msgstr "Důkazy o výrobě jednotlivých top kvarků". Fyzický přehled D. 78: 012005. arXiv:0803.0739v2. doi:10.1103 / PhysRevD.78.012005.
- ^ Seidel, Katja; Simon, Frank; Tesař, Michal; Poss, Stephane (srpen 2013). Msgstr "Měření hmotnosti top kvarku při a nad prahovou hodnotou při CLIC". Evropský fyzický věstník C. 73 (8): 2530. arXiv:1303.3758. Bibcode:2013EPJC ... 73.2530S. doi:10.1140 / epjc / s10052-013-2530-7. ISSN 1434-6044.
- ^ Alioli, S .; Fernandez, P .; Fuster, J .; Irles, A .; Moch, S .; Uwer, P .; Vos, M. (květen 2013). "Nový pozorovatelný k měření hmotnosti top-kvarku u hadronových urychlovačů". Evropský fyzický věstník C. 73 (5): 2438. arXiv:1303.6415. Bibcode:2013EPJC ... 73.2438A. doi:10.1140 / epjc / s10052-013-2438-2. ISSN 1434-6044.
- ^ Gao, červen; Li, Chong Sheng; Zhu, Hua Xing (24. ledna 2013). "Top-kvark rozpad v pořadí od příštího k prvnímu v QCD". Dopisy o fyzické kontrole. 110 (4): 042001. arXiv:1210.2808. doi:10.1103 / PhysRevLett.110.042001. ISSN 0031-9007. PMID 25166153.
- Greco, V .; Ko, C. M .; Lévai, P. (2003). "Parton koalescence a antiproton / pion anomálie na RHIC". Dopisy o fyzické kontrole. 90 (20): 202302. arXiv:nucl-th / 0301093. Bibcode:2003PhRvL..90t2302G. doi:10.1103 / PhysRevLett.90.202302. PMID 12785885.
- Fries, R.J .; Müller, B .; Nonaka, C .; Bass, S.A. (2003). „Hadronizace při srážkách těžkých iontů: Rekombinace a fragmentace partonů hadronizace při srážkách těžkých iontů“. Dopisy o fyzické kontrole. 90 (20): 202303. arXiv:nucl-th / 0301087. Bibcode:2003PhRvL..90t2303F. doi:10.1103 / PhysRevLett.90.202303. PMID 12785886.