Akce se třemi tryskami - Three-jet event

v částicová fyzika, a tříproudová událost je událost s mnoha částicemi v konečném stavu, které se zdají být seskupeny do tří trysky. Jediný paprsek se skládá z částic, které odlétají zhruba stejným směrem. Z bodu interakce lze vytáhnout tři čípky, které odpovídají tryskám, a většina částic vytvořených při reakci se bude jevit jako součást jednoho z těchto čípků. Tyto události jsou v současnosti nejpřímějším dostupným důkazem existence gluony, a byly poprvé pozorovány TASSO experimentovat na PETRA akcelerátor na DESY laboratoř.^[1]

Protože trysky se obvykle vyrábějí, když kvarky hadronizovat a kvarky se vyrábějí pouze v páry, je zapotřebí další částice k vysvětlení událostí obsahujících lichý počet trysek. Kvantová chromodynamika naznačuje, že tato částice je obzvláště energický gluon, vyzařoval jedním z kvarků, který hadronizuje stejně jako kvark.

Zvláště pozoruhodný rys těchto událostí, které byly poprvé pozorovány na DESY a podrobně studovány experimenty na LEP urychlovač, je jejich soulad s Lund řetězec model. Tento model naznačuje, že „řetězce“ nízkoenergetických gluonů se budou nejsilněji tvořit mezi kvarky a vysokoenergetickými gluony a že „rozdělení“ těchto řetězců na nové páry kvark – antikvark (součást procesu hadronizace) bude mít za následek v nějakém „toulavém“ hadrony mezi trysky (a ve stejné rovině). Protože interakce kvark-gluon je silnější než interakce kvark-kvark, budou takové hadrony pozorovány mnohem méně často mezi dvěma tryskami kvarku. Výsledkem je, že model předpovídá, že zbloudilé hadrony se neobjeví mezi dvěma tryskami, ale objeví se mezi každým z nich a třetím. To je přesně to, co je pozorováno.

Jako kontrolu fyzici také zvážili události s a foton vyrobeno podobným způsobem. V tomto případě je interakce kvark – kvark jediná silná interakce, takže se mezi dvěma kvarky vytvoří „řetězec“ a mezi odpovídajícími tryskami se nyní objeví zbloudilé hadrony. Tento rozdíl mezi událostmi se třemi tryskami a událostmi se dvěma tryskami s vysokoenergetickým fotonem, který naznačuje, že třetí paprsek má při silné interakci jedinečné vlastnosti, lze vysvětlit pouze tím, že původní částice v tomto paprsku je gluon.

Řád uvažování je ilustrován níže. Výkresy jsou ne Feynmanovy diagramy; jsou to „snímky“ v čase a ukazují dvě prostorové dimenze.

• 

  Dva kvarky (plné čáry) a a gluon (složená čára) létat od sebe, s struny (červené pruhy) primárně mezi gluonem a každým kvarkem.

• 

  Ve výsledku tři trysky (šišky) forma, s extra hadrony (šipky) nalezeny tam, kde se vytvořily řetězce.

• 

  Pro srovnání se fyzici dívali na události dvěma kvarky a foton (vlnovka). Zde se řetězec tvoří pouze mezi kvarky.

• 

  Proto se další hadrony nacházejí pouze mezi dvěma tryskami, což je v rozporu s pozorováním.

Ellis – Karlinerův úhel

The Ellis – Karlinerův úhel je kinematický úhel mezi nejvyšší energií trysky při tříproudové akci.^[2] Úhel se v laboratorní rám, ale v rámu posílen podél energie paprsku nejvyšší energie, takže druhý a třetí proud jsou protilehlé. Měřením distribuce úhlu Ellis – Karliner v PETRA elektron-pozitronový úložný kruh na DESY, fyzici určili, že gluon má roztočit jeden spíše než točit nula nebo točit dvě.^[3][4] Následné experimenty^[5] na LEP úložný kruh na CERN tento výsledek potvrdil.

Reference

Další čtení

• A. Ali, G. Kramer (2011). „JETS and QCD: Historical review of the objav of quark and gluon jets and its impact on QCD“. European Physical Journal H. 36 (2): 245–326. arXiv:1012.2288. Bibcode:2011EPJH ... 36..245A. doi:10.1140 / epjh / e2011-10047-1. S2CID  54062126.
• P. Söding (2010). „O objevu gluonu“ (PDF). European Physical Journal H. 35 (1): 3–28. Bibcode:2010EPJH ... 35 .... 3S. doi:10.1140 / epjh / e2010-00002-5. S2CID  8289475.
• W. Bartel et al. (JADE Collaboration ) (1980). „Pozorování rovinných tříproudových událostí např⁺E⁻ zničení a důkazy pro gluon bremsstrahlung ". Fyzikální písmena B. 91 (1): 142–147. Bibcode:1980PhLB ... 91..142B. doi:10.1016/0370-2693(80)90680-2.
• W. Bartel et al. (JADE Collaboration ) (1981). "Experimentální studium proudů při zničení elektron-pozitronem". Fyzikální písmena B. 101 (1–2): 129–134. Bibcode:1981PhLB..101..129B. doi:10.1016/0370-2693(81)90505-0.
• D. Barber et al. (ZNAČKA J Spolupráce ) (1979). „Objev událostí se třemi tryskami a test kvantové chromodynamiky na PETRA“. Dopisy o fyzické kontrole. 43 (12): 830–833. Bibcode:1979PhRvL..43..830B. doi:10.1103 / PhysRevLett.43.830.
• B. Adeva et al. (ZNAČKA J Spolupráce ) (1983). „Stanovení konstanty silné vazby druhého modelu nezávislé na druhém řádu_s". Dopisy o fyzické kontrole. 50 (26): 2051–2053. Bibcode:1983PhRvL..50.2051A. doi:10.1103 / PhysRevLett.50.2051.
• C. Berger et al. (Spolupráce PLUTO ) (1979). „Důkazy pro gluon bremsstrahlung např⁺E⁻ zničení při vysokých energiích “. Fyzikální písmena B. 86 (3–4): 418–425. Bibcode:1979PhLB ... 86..418B. doi:10.1016/0370-2693(79)90869-4.
• C. Berger et al. (Spolupráce PLUTO ) (1985). „Studie energeticko-energetických korelací v e⁺E⁻ zničení při √s = 34,6 GeV ". Zeitschrift für Physik C.. 28 (3): 365. Bibcode:1985ZPhyC..28..365B. doi:10.1007 / BF01413599. S2CID  123243445.
• R. Brandelik et al. (Spolupráce TASSO ) (1979). "Důkazy pro planární události např⁺E⁻ zničení při vysokých energiích “. Fyzikální písmena B. 86 (2): 243–249. Bibcode:1979PhLB ... 86..243B. doi:10.1016 / 0370-2693 (79) 90830-X.
• R. Brandelik et al. (Spolupráce TASSO ) (1980). "Důkazy pro gluon spin-1 při událostech se třemi tryskami". Fyzikální písmena B. 97 (3–4): 453–458. Bibcode:1980PhLB ... 97..453B. doi:10.1016/0370-2693(80)90639-5.