Процесс Дрелла – Яна - Drell–Yan process

Процесс Дрелла – Яна: кварк одного адрона и антикварк другого адрона аннигилируют с образованием пары лептонов посредством обмена виртуальным фотоном.

Процесс Дрелла – Яна происходит при рассеянии адронов на адронах высоких энергий . Это происходит, когда кварк одного адрона и антикварк другого адрона аннигилируют, создавая виртуальный фотон или Z-бозон, который затем распадается на пару противоположно заряженных лептонов . Важно отметить, что энергия сталкивающейся пары кварк-антикварк может почти полностью преобразовываться в массу новых частиц. Этот процесс был впервые предложен Сидни Дреллом и Tung-Mow Ян в 1970 году , чтобы описать производство лептонов - антилептон пар в адронных столкновениях высоких энергий. Экспериментально этот процесс впервые наблюдали JH Christenson et al. в протон-урановых столкновениях на синхротроне с переменным градиентом .

Обзор

Процесс Дрелла – Яна изучается как в экспериментах с неподвижной мишенью, так и в коллайдерных экспериментах. Он предоставляет ценную информацию о функциях распределения партонов (PDF), которые описывают способ распределения импульса падающего высокоэнергетического нуклона между составляющими его партонами. Эти PDF-файлы являются основными компонентами для расчета практически всех процессов на адронных коллайдерах. Хотя PDF в принципе должны быть выведены, нынешнее игнорирование некоторых аспектов сильного взаимодействия предотвращает это. Вместо этого формы PDF выводятся из экспериментальных данных.

Процесс Дрелла – Яна и глубоконеупругое рассеяние

PDF определяются с использованием мировых данных по глубоконеупругому рассеянию , процессу Дрелла – Яна и т. Д. Процесс Дрелла – Яна тесно связан с глубоконеупругим рассеянием; диаграмма Фейнмана процесса Дрелла – Яна получается, если диаграмму Фейнмана глубоконеупругого рассеяния повернуть на 90 °. Подобный времени виртуальный фотон или Z-бозон рождается в s- канале в процессе Дрелла – Яна, в то время как пространственно-подобный виртуальный фотон или Z-бозон рождается в t- канале при глубоко неупругом рассеянии.

Чувствительность к асимметрии аромата легкого морского кварка в протоне

Наивно полагали, что кварковое море в протоне образовано процессами квантовой хромодинамики (КХД), которые не различают верхние и нижние кварки. Однако результаты глубоконеупругого рассеяния мюонов высоких энергий на мишенях протона и дейтрона в CERN-NMC показали, что в протоне больше d , чем u . Сумма Готфрида, измеренная NMC, составила 0,235 ± 0,026, что значительно меньше ожидаемого значения 1/3. Это означает, что d ( x ) - u ( x ), проинтегрированное по Бьоркену x от 0 до 1,0, составляет 0,147 ± 0,039, что указывает на асимметрию аромата в протонном море. Недавние измерения с использованием рассеяния Дрелла – Яна позволили определить ароматическую асимметрию протона. Для того, чтобы ведущий заказ в сильной константы связи взаимодействия, α _s , отношение поперечного сечения Дрелла-Яна из пучка протонов на дейтериевой мишени на пучке протонов на мишени протонов дается

${\ displaystyle {\ frac {\ sigma ^ {pd}} {2 \ sigma ^ {pp}}} = {\ frac {1} {2}} \ left [1 + {\ frac {{\ bar {d}] } (x)} {{\ bar {u}} (x)}} \ right]}$

где и - распределения кварков анти-вниз и анти-вверх в протонном море, а - масштабная переменная Бьоркена (доля импульса кварка-мишени в партонной модели ). ${\ displaystyle {\ bar {d}} (х)}$${\ displaystyle {\ bar {u}} (х)}$${\ displaystyle x}$${\ displaystyle x}$

Производство Z-бозонов

Рождение Z-бозонов в процессе Дрелла – Яна дает возможность изучать связи Z-бозона с кварками . Основной наблюдаемой является асимметрия вперед-назад в угловом распределении двух лептонов в их системе координат центра масс .

Если существуют более тяжелые нейтральные калибровочные бозоны (см. Z 'бозон ), они могут быть обнаружены в виде пика в спектре инвариантной массы дилептона почти так же, как стандартный Z-бозон появляется в результате процесса Дрелла – Яна.

Процесс Дрелла-Яна и лежащее в его основе событие

Несмотря на то, что процессы КХД с высокими энергиями доступны с помощью теории возмущений, эффекты более низких энергий, такие как адронизация , все еще понимаются только с феноменологической точки зрения. Поскольку Z-бозоны не могут переносить цветные заряды, свойства основного события могут быть эффективно изучены при выборе событий Дрелла-Яна , где Z-кандидаты и продукты их распада игнорируются. Остается чисто исходное событие, нечувствительное к физике жесткого процесса Дрелла-Яна. Другие процессы могут иметь проблемы с неправильной идентификацией, поскольку они также могут создавать адронные струи в жестком процессе. ${\ displaystyle Z ^ {0} \ to \ ell ^ {+} \ ell ^ {-}}$

Смотрите также

• Фермилаб E-906 / SeaQuest

Рекомендации