Jet (partikelfysik)

En hadronstråle dannes af flere elementarpartikler, der flyver i samme retning [1] i en smal kegle. Den fysiske årsag til dannelsen af et jetfly er hadroniseringen af en kvark eller gluon med høj energi (meget større end pionens masse ). I naturen dannes hadroniske jetfly kun kunstigt i eksperimenter i højenergifysik .

Hadron-jetfly i moderne eksperimenter

Eksperimentelt studeres hadroniske jetfly ved at analysere energien efterladt af ladede partikler i kalorimeteret på en partikeldetektor. Normalt er kalorimeteret opdelt i mange små celler, hvori den "belyste" energi af hadroner måles, det vil sige energien af vekselvirkning mellem ladede partikler eller fotoner med materialet i kalorimeteret. Cellerne spiller rollen som separate partikler for strålen, og ud fra dem er det muligt at rekonstruere strålen og måle nogle af dens karakteristika.

Eksempler på vigtige eksperimentelle teknikker, der er nødvendige for at studere hadron-jetfly:

Jet-rekonstruktion (f.eks. simpel kegle-rekonstruktionsalgoritme eller k T - algoritme)
Kompensationsteknik for den neutrale komponent af strålen (energi båret væk af neutrale partikler)
Kvarksmagsmærkning ( f.eks. b-mærkning ) .

Jetformation

Stråler dannes i processerne med elementær partikelspredning, hvor farvede genstande såsom partoner , kvarker eller gluoner spredes eller produceres . Typiske processer, hvor jetfly dannes, er udslettelse af en elektron og en positron til en tilstand af gammakvante / Z-boson , som henfalder til 2 kvarker . Kvarkerne hadroniseres derefter og danner jetfly. For første gang blev sådanne hændelser (de kaldes to-jet hændelser) observeret i eksperimenter ved SPEAR elektron-positron kollideren i SLAC laboratoriet (USA) i 1975 .

Sandsynligheden for at opnå en bestemt tilstand med jetfly under protonspredning kan beregnes ved hjælp af de forstyrrende metoder for kvantekromodynamik og fordelingsfunktionen af partoner i en proton. Mere præcist kan man beregne tværsnittet for produktionen af to kvarker, for eksempel i trætilnærmelsen, så vil kvarkernes momenta svare til strålernes retning i tilfældet.

\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}}}},

hvor , er Feynman-variablen (brøkdelen af momentum af den oprindelige proton båret af parton) og momentum, der overføres i processen, henholdsvis; er tværsnittet for dannelsen af to kvarker og fra indledende partoner og ; er partonfordelingen for en parton af typen i bjælken . $x$ $Q^{2}$ ${\hat {\sigma }}_{ij\rightarrow q_{1}q_{2}}$ $q_{1}$ $q_{2}$ $jeg$ $j$ $f_{i}^{a}(x,Q^{2})$ $jeg$ $-en$

Topkvarken , den tungeste kendte partikel, henfalder i de fleste tilfælde til tre hadronstråler, som normalt er rettet i forskellige retninger [2] .

Jet fragmentering

På grund af virkningen af hadronisering udsender en kvark eller gluon (i det følgende benævnt en parton), der udsendes fra kollisionspunktet, gluoner og kvark-antikvark-par. Dette fænomen ligner bremsstrahlung af en ladet partikel, der flyver i et elektromagnetisk felt. Det kromodynamiske felt skabes både af andre partikler ved kollisionspunktet og af partikler, der udsendes af partonen selv. Et specifikt træk ved jetdannelse er misfarvningen af den oprindelige parton. Da den oprindelige parton har en farve, og strålen skal bestå af farveløse hadroner (eller deres henfaldsprodukter), er det umuligt at konstruere en isoleret jetdannelsesmekanisme uden at tage hensyn til interaktionen med andre partikler i en kollision. Mekanismen for dannelse af en stråle af farveløse hadroner fra flere farvede partoner dannet som et resultat af jetsens udvikling, under hensyntagen til farvekompensation, kaldes jetfragmentering.

Noter

↑ Eksperimenter ved Hadron Colliders . Hadron jetfly . Elementer. Hentet 9. august 2013. Arkiveret fra originalen 19. august 2013. (ubestemt)
↑ Detaljeret struktur af hadron-jetfly hjælper med at analysere nye typer processer . Dato for adgang: 18. maj 2014. Arkiveret fra originalen 18. maj 2014. (ubestemt)

Computermodellering af jetfly