Hadronisering - Hadronization

Hadronisering (eller hadronisering ) er prosessen med dannelsen av hadroner ut av kvarker og gluoner . Det er to hovedgrener av hadronisering: transformering av kvark-gluonplasma (QGP) og forfall av fargestrenger til hadroner. Transformasjonen av kvark-gluonplasma til hadroner studeres i gitter QCD numeriske simuleringer, som blir utforsket i relativistiske tung-ion- eksperimenter. Quark-gluon plasmahadronisering skjedde kort tid etter Big Bang da kvark-gluonplasmaet ble avkjølt til Hagedorn-temperaturen (ca. 150  MeV ) når gratis kvarker og gluoner ikke kan eksistere. I streng bryter nye hadroner ut av kvarker, antikvarker og noen ganger gluoner, spontant skapt fra vakuumet .

Statistisk hadronisering

En svært vellykket beskrivelse av QGP-hadronisering er basert på statistisk fasevekt i henhold til Fermi-Pomeranchuk-modellen for partikkelproduksjon. Denne tilnærmingen ble utviklet siden 1950, i utgangspunktet som en kvalitativ beskrivelse av sterkt interagerende partikkelproduksjon. Det var opprinnelig ikke ment å være en nøyaktig beskrivelse, men et faseplassestimat av øvre grense for partikkelutbytte. I de følgende årene ble det oppdaget mange hadroniske resonanser. Rolf Hagedorn postulerte den statistiske bootstrap-modellen (SBM), slik at han kunne beskrive hadroniske interaksjoner når det gjelder statistiske resonansvekter og resonansmassespektret. Dette gjorde den kvalitative Fermi-Pomeranchuk-modellen til en presis statistisk hadroniseringsmodell for partikkelproduksjon. Imidlertid utgjør denne egenskapen til hadroniske interaksjoner en utfordring for den statistiske hadroniseringsmodellen, ettersom utbyttet av partikler er følsomt for de uidentifiserte hadronresonanstilstandene. Den statistiske hadroniseringsmodellen ble først brukt på relativistiske tunge ionekollisjoner i 1991, noe som førte til anerkjennelsen av den første merkelige anti-baryonsignaturen av kvark-gluon-plasma oppdaget på CERN .

Fenomenologiske studier av strengemodell og fragmentering

QCD (Quantum Chromodynamics) av hadroniseringsprosessen er foreløpig ikke fullstendig forstått, men er modellert og parameterisert i en rekke fenomenologiske studier, inkludert Lund-strengmodellen og i forskjellige langtrekkende QCD- tilnærmingsskjemaer.

Den tette kjeglen av partikler skapt av hadronisering av en enkelt kvark kalles en stråle . I partikkeldetektorer observeres stråler i stedet for kvarker, hvis eksistens må utledes. Modellene og tilnærmingsskjemaene og deres forutsagte jethadronisering, eller fragmentering , har blitt sammenlignet grundig med måling i en rekke høyenergipartikkelfysikkeksperimenter, for eksempel TASSO , OPAL og H1 .

Hadronisering kan utforskes ved hjelp av Monte Carlo- simulering. Etter at partikkeldusjen er avsluttet, forblir partoner med virtualiteter (hvor langt utenfor skallet de virtuelle partiklene er) i rekkefølgen av avskjæringsskalaen. Fra dette punktet er partonen i det lave momentumoverføringen, langdistansregime der ikke-forstyrrende effekter blir viktige. Den mest dominerende av disse effektene er hadronisering, som konverterer partoner til observerbare hadroner. Ingen eksakt teori for hadronisering er kjent, men det er to vellykkede modeller for parameterisering.

Disse modellene brukes innen hendelsesgeneratorer som simulerer partikkelfysikkhendelser. Skalaen som partoner blir gitt til hadroniseringen, blir løst av dusjen Monte Carlo-komponenten i hendelsesgeneratoren. Hadroniseringsmodeller starter vanligvis i en egen forhåndsdefinert skala. Dette kan forårsake store problemer hvis det ikke er satt opp riktig i dusjen Monte Carlo. Vanlige valg av dusj Monte Carlo er PYTHIA og HERWIG. Hver av disse tilsvarer en av de to parametreringsmodellene.

Toppkvarken hadde ikke forronet seg

Den øverste kvark , men avtar via svak kraft med en gjennomsnittlig levetid på 5 x 10 -25 sekunder. I motsetning til alle andre svake interaksjoner som vanligvis er mye langsommere enn sterke interaksjoner, er toppkvarkens svake forfall unikt kortere enn tidsskalaen der den sterke kraften til QCD virker, slik at en toppkvark forfaller før den kan hadronisere. Den øverste kvarg er derfor nærmest en fri partikkel.

Referanser