Jet (hiukkasfysiikka)

Hadron-suihku muodostuu useista alkuainehiukkasista, jotka lentävät samaan suuntaan [1] kapeassa kartiossa. Fyysinen syy suihkun muodostumiseen on kvarkin tai gluonin hadronisoituminen suurella energialla (paljon suurempi kuin pionin massa ) . Luonnossa hadronisuihkut muodostuvat vain keinotekoisesti korkean energian fysiikan kokeissa .

Hadronsuihkut nykyaikaisissa kokeissa

Kokeellisesti hadronisuihkuja tutkitaan analysoimalla varautuneiden hiukkasten jättämää energiaa hiukkasilmaisimen kalorimetrissä. Yleensä kalorimetri on jaettu useisiin pieniin kennoihin, joissa mitataan hadronien "valaistu" energia, eli varautuneiden hiukkasten tai fotonien vuorovaikutuksen energia kalorimetrin materiaalin kanssa. Solut toimivat suihkulle erillisinä hiukkasina ja niistä voidaan rekonstruoida suihku ja mitata sen ominaisuuksia.

Esimerkkejä tärkeistä kokeellisista tekniikoista, joita tarvitaan hadronisuihkujen tutkimiseen:

Jet-rekonstruktio (esim. yksinkertainen kartiorekonstruktio-algoritmi tai k T -algoritmi)
Suihkun neutraalin komponentin kompensointitekniikka (neutraalien hiukkasten kuljettama energia)
Quark - makumerkintä (esim. b-tagging ) .

Suihkun muodostus

Suihkut muodostuvat alkuainehiukkasten sirontaprosesseissa, joissa värillisiä esineitä , kuten partoneja , kvarkkeja tai gluoneja , sirollaan tai syntyy . Tyypillisiä prosesseja, joissa suihkut muodostuvat, ovat elektronin ja positronin tuhoutuminen gamma-kvantti / Z-bosonin tilaan , joka hajoaa muodostaen 2 kvarkkia . Kvarkit hadronisoituvat ja muodostavat suihkuja. Ensimmäistä kertaa tällaisia tapahtumia (niitä kutsutaan kaksisuihkutapahtumiksi) havaittiin kokeissa SPEAR -elektroni-positronitörmäyttimessä SLAC - laboratoriossa (USA) vuonna 1975 .

Todennäköisyys saada tietty tila suihkuilla protonisironnan aikana voidaan laskea käyttämällä kvanttikromodynamiikan perturbatiivisia menetelmiä ja partonien jakautumisfunktiota protonissa. Tarkemmin sanottuna voidaan laskea poikkileikkaus esimerkiksi kahden kvarkin tuottamiselle puuapproksimaatiossa, jolloin kvarkkien momentti vastaa suihkujen suuntaa tapahtumassa.

\sigma _{ij\rightarrow q_{1}q_{2}}=\sum _{i,j}\int dx_{1}dx_{2}d{\hat {t}}f_{i} ^{1}(x_{1},Q^{2})f_{j}^{2}(x_{2},Q^{2}){\frac {d{\hat {\sigma }}_ {ij\rightarrow q_{1}q_{2}}}{d{\hat {t}}}},

missä ovat Feynman-muuttuja (partonin kuljettaman alkuprotonin liikemäärän murto-osa) ja prosessissa siirretty liikemäärä; on poikkileikkaus kahden kvarkin muodostumiselle ja alkupartoneista ja ; on parton-jakauma tyyppiselle partonille palkissa . $x$ $K^{2}$ ${\hat {\sigma }}_{ij\rightarrow q_{1}q_{2}}$ $q_{1}$ $q_{2}$ $i$ $j$ $f_{i}^{a}(x,Q^{2})$ $i$ $a$

Huippukvarkki , raskain tunnettu hiukkanen, hajoaa useimmissa tapauksissa kolmeksi hadronisuihkuksi, jotka yleensä suunnataan eri suuntiin [2] .

Jet fragmentation

Törmäyspisteestä säteilevä kvarkki tai gluon (jäljempänä parton) emittoi hadronisaation vaikutuksesta gluoneja ja kvarkki-antikvarkki-pareja. Tämä ilmiö on samanlainen kuin sähkömagneettisessa kentässä lentävän varautuneen hiukkasen jarrutus . Kromodynaamisen kentän luovat sekä muut törmäyspisteessä olevat hiukkaset että itse partonin lähettämät hiukkaset. Suihkun muodostumisen erityinen piirre on alkupartonin värjäytyminen. Koska alkupartonilla on väriä ja suihkun tulee koostua värittömistä hadroneista (tai niiden hajoamistuotteista), on mahdotonta rakentaa eristettyä suihkunmuodostusmekanismia ottamatta huomioon vuorovaikutusta muiden hiukkasten kanssa törmäyksessä. Mekanismia, jossa värittömien hadronien suihku muodostuu useista värillisistä partoneista, jotka muodostuvat suihkun evoluution seurauksena, värikompensaatio huomioon ottaen, kutsutaan suihkun sirpaloitumiseksi.

Muistiinpanot

↑ Kokeilut Hadron Collidersissa . Hadron-suihkut . Elementit. Haettu 9. elokuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 19. elokuuta 2013. (määrätön)
↑ Hadronsuihkujen yksityiskohtainen rakenne auttaa analysoimaan uudentyyppisiä prosesseja . Käyttöönottopäivä: 18. toukokuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 18. toukokuuta 2014. (määrätön)

Linkit

M. Peskin ja D. Schroeder, "Introduction to Quantum Field Theory" (Westview, Boulder, CO, 1995 (eng.) tai "RCD", 2001 (rus.) )
B. Andersson, The Lundin malli (Cambridge University Press, 1998) (englanniksi)
Jet Discovery: G. Hanson et ai., Confirmation of the jet structure of hadron production in e+e-annihilation , Phys.Rev.Lett.35:1609 (1975). (Englanti)
Suihkujen merkkijonomalli: B. Andersson et ai., "Parton fragmentation and string dynamics" , Phys. Rep. 97 , 31 - 145 (1983). (Englanti)
Jet Reconstruction Algorithms: S. D. Ellis, D. E. Souper, "A Sequential Combination Algorithm for Jets in Hadron Collisions" , Phys. Rev. D48 , 3160 - 3166 (1993). (Englanti)
Jet Quenching Effect: M. Juliassi et ai., "Jet Quenching and Radiative Energy Losses in Dense Nuclear Matter" , julkaisussa Quark-Gluon Plasma 3 , painos. R. S. Hwa ja K.-N. Vanga (World Scientific, Singapore, 2003). (Englanti)
Luennot QCD:stä ja Jetsistä: G. Sterman, "QCD and Jets" , preprint YITP-SB-04-59 (2004). (Englanti)

Suihkukoneiden tietokonemallinnus

Pythia Monte Carlo -generaattori
Herwig / Herwig++ Monte Carlo -generaattori