Партон (физика элементарных частиц) - Parton (particle physics)

В физике элементарных частиц , то модель партонная представляет собой модель адронов , такие как протоны и нейтроны , предложенные Ричард Фейнман . Это полезно для интерпретации каскадов излучения ( партонных ливней ), возникающих в результате процессов КХД и взаимодействий при столкновениях частиц высоких энергий.

Модель

Рассеивающая частица видит только валентные партоны. При более высоких энергиях рассеивающие частицы также обнаруживают морские партоны.

Партонные ливни широко моделируются в генераторах событий Монте-Карло для калибровки и интерпретации (и, следовательно, понимания) процессов в экспериментах на коллайдерах. Таким образом, это имя также используется для обозначения алгоритмов, которые приближают или моделируют процесс.

Мотивация

Партонная модель была предложена Ричардом Фейнманом в 1969 году как способ анализа столкновений адронов высоких энергий. Любой адрон (например, протон ) можно рассматривать как композицию из ряда точечных составляющих, называемых «партонами». Партонная модель сразу же применяется к электрону - протон глубоко неупругое рассеяние на Бьеркеном и Paschos .

Компонентные частицы

Адрон состоит из ряда точечных составляющих, называемых «партонами». Позже, с экспериментальным наблюдением скейлинга Бьоркена , подтверждением кварковой модели и подтверждением асимптотической свободы в квантовой хромодинамике , партоны были сопоставлены с кварками и глюонами . Партонная модель остается приемлемым приближением при высоких энергиях, а другие модели расширили теорию на протяжении многих лет.

Так же, как ускоренные электрические заряды испускают КЭД-излучение (фотоны), ускоренные цветные партоны будут излучать КХД-излучение в форме глюонов. В отличие от незаряженных фотонов, глюоны сами несут цветные заряды и поэтому могут испускать дальнейшее излучение, что приводит к партонным ливням.

Справочная рамка

См. Также: DGLAP

Адрон определяется в системе отсчета , где она имеет бесконечное импульса действительного приближение при высоких энергиях. Таким образом, движение партонов замедляется из- за замедления времени , а распределение заряда адронов является лоренц-сжатым , поэтому входящие частицы будут рассеиваться «мгновенно и некогерентно».

Партоны определяются в соответствии с физическим масштабом (что подтверждается обратной величиной переданного импульса). Например, кварк-партон на одном масштабе длины может оказаться суперпозицией кваркового партонного состояния с кварковым партоном и глюонного партонного состояния вместе с другими состояниями с большим количеством партонов на меньшем масштабе длины. Точно так же глюонный партон в одном масштабе может распадаться на суперпозицию глюонного партонного состояния, глюонного партона и состояния кварк-антикварк партонов и других многопартонных состояний. Из-за этого количество партонов в адроне фактически увеличивается с передачей импульса. При низких энергиях (т.е. на больших масштабах длины) барион содержит три валентных партона (кварка), а мезон содержит два валентных партона (кварк и антикварковый партон). Однако при более высоких энергиях наблюдения помимо валентных партонов показывают морские партоны (невалентные партоны).

История

Партонная модель была предложена Ричардом Фейнманом в 1969 году и первоначально использовалась для анализа столкновений высоких энергий. Он был применен к электрону / протон глубоко неупругое рассеяние на Бьеркен и Paschos. Позже, с экспериментальным наблюдением скейлинга Бьоркена , подтверждением кварковой модели и подтверждением асимптотической свободы в квантовой хромодинамике , партоны были сопоставлены с кварками и глюонами. Партонная модель остается приемлемым приближением при высоких энергиях, а другие модели расширили теорию на протяжении многих лет.

Было признано, что партоны описывают одни и те же объекты, которые теперь чаще называют кварками и глюонами . Более подробное изложение свойств и физических теорий, косвенно относящихся к партонам, можно найти в разделе о кварках .

Функции распределения партонов

В CTEQ6 функции партонные распределения в MS перенормировки схемы и Q  = 2 ГэВ для глюонов (красный), до (зеленый), вниз (синие), и странные (фиолетовый) кварки. На графике показано произведение доли продольного импульса x и функций распределения f от x .

Функция распределения партонов (PDF) в рамках так называемой коллинеарной факторизации определяется как плотность вероятности нахождения частицы с определенной долей продольного импульса x при масштабе разрешения Q 2 . Из-за неотъемлемой непертурбативной природы партонов, которые нельзя наблюдать как свободные частицы, плотности партонов нельзя вычислить с помощью пертурбативной КХД. Однако в рамках КХД можно изучать изменение плотности партонов с масштабом разрешения, предоставляемым внешним зондом. Такой масштаб обеспечивается, например, виртуальным фотоном с виртуальностью Q 2 или струей . Масштаб можно рассчитать по энергии и импульсу виртуального фотона или струи; чем больше импульс и энергия, тем меньше масштаб разрешения - это следствие принципа неопределенности Гейзенберга . Было обнаружено, что изменение плотности партонов в зависимости от масштаба разрешения хорошо согласуется с экспериментом; это важный тест КХД.

Функции распределения партонов получаются путем подгонки наблюдаемых к экспериментальным данным; их нельзя вычислить с помощью пертурбативной КХД. Недавно было обнаружено, что они могут быть вычислены непосредственно в решеточной КХД с использованием теории эффективного поля с большими импульсами.

Экспериментально определенные функции распределения партонов доступны в различных группах по всему миру. Основные неполяризованные наборы данных:

  • ПРО С. Алехина, Дж. Блюмлейна, С. Моха
  • CTEQ , от сотрудничества CTEQ
  • GRV / GJR , от М. Глюк, П. Хименес-Дельгадо, Э. Рейя и А. Фогт.
  • Файлы HERA PDF, созданные совместно H1 и ZEUS из Немецкого центра электронных синхротронов (DESY) в Германии
  • MSHT / MRST / MSTW / MMHT , от AD Martin , RG Roberts, WJ Stirling, RS Thorne и соавторов
  • NNPDF , от сотрудничества NNPDF

Библиотека LHAPDF предоставляет унифицированный и простой в использовании интерфейс Fortran / C ++ для всех основных наборов PDF.

Обобщенные партонные распределения (GPD) представляют собой более свежий подход к лучшему пониманию структуры адронов , представляя партонные распределения как функции большего числа переменных, таких как поперечный импульс и спин партона. Их можно использовать для изучения спиновой структуры протона, в частности, правило сумм Джи связывает интеграл GPD с угловым моментом, переносимым кварками и глюонами. Ранние названия включали «непрямое», «недиагональное» или «наклонное» распределение партонов. Доступ к ним осуществляется через новый класс эксклюзивных процессов, в которых все частицы детектируются в конечном состоянии, таких как глубоко виртуальное комптоновское рассеяние. Обычные функции распределения партонов восстанавливаются путем обнуления (прямой предел) дополнительных переменных в обобщенных распределениях партонов. Другие правила показывают, что электрический форм-фактор , магнитный форм-фактор или даже форм-факторы, связанные с тензором энергии-импульса, также включены в GPD. Полное трехмерное изображение партонов внутри адронов также можно получить с помощью GPD.

Моделирование

Партон ливни моделирование использования в физике элементарных частиц вычислительными либо в автоматическом вычислении взаимодействия частиц или распада или событий генераторов , и особенно важны в LHC феноменологии, где они, как правило , исследованной с помощью моделирования методом Монте - Карло. Масштаб отнесения партонов к адронизации фиксируется программой Shower Monte Carlo. Распространенный выбор душ Monte Carlo - PYTHIA и HERWIG.

Смотрите также

Рекомендации

Эта статья содержит материалы из Scholarpedia.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка