Просмотр кода страницы Струя (физика элементарных частиц)

{{Значения|Струя}}
[[Файл:CDF Top Event.jpg|thumb|right|240px|Событие рождения двух [[t-кварк]]ов в детекторе {{не переведено 3|CDF}}. В данном событии присутствуют 4 струи. Так как t-кварк распадается на [[b-кварк]] и [[W-бозон]], то мы имеем 4 кварка: 2 b-кварка и 2 кварка из распада одного W-бозона, второй W-бозон распался на [[лептон]] и [[нейтрино]]. Иллюстрация по данным [[Ускоритель заряженных частиц|ускорителя]] [[Теватрон]].]]
'''Адронная струя''' образуется несколькими [[элементарная частица|элементарными частицами]], летящими в одном направлении<ref>{{cite web|url=http://elementy.ru/LHC/HEP/experiments#hadron_jet|title=Эксперименты на адронных коллайдерах|work=Адронные струи|publisher=Элементы|accessdate=2013-08-09|archiveurl=https://www.webcitation.org/6IzosUTas?url=http://elementy.ru/LHC/HEP/experiments#hadron_jet|archivedate=2013-08-19|deadlink=no}}</ref> в узком конусе. Физическая причина образования струи — [[адронизация]] кварка или глюона с большой энергией (намного большей, чем масса [[Пион (частица)|пиона]]). В природе адронные струи образуются только искусственным образом, в экспериментах в [[физика элементарных частиц|физике высоких энергий]].
<!--
Because of [[Quantum chromodynamics|QCD]] [[colour confinement|confinement]], particles carrying a color charge, such as quarks, cannot exist in free form. Therefore they fragment into hadrons before they can be directly detected, becoming jets. These jets must be measured in a [[particle detector]] and studied in order to determine the properties of the original quark.

In relativistic heavy ion physics, jets are important because the originating hard scattering is a natural probe for the QCD matter created in the collision, and indicate its phase. When the QCD matter undergoes a phase crossover into [[quark gluon plasma]], the energy loss in the medium grows significantly, effectively quenches the outgoing jet.
-->

== Адронные струи в современных экспериментах ==
Экспериментально адронные струи изучаются при анализе энергии, оставленной заряженными частицами в калориметре детектора частиц. Обычно, калориметр разбит на множество небольших ячеек, в которых измеряется «высвеченная» энергия адронов, то есть энергия взаимодействия заряженных частиц или фотонов с материалом калориметра. Ячейки играют роль отдельных частиц для струи, и из них можно реконструировать струю и измерить некоторые её характеристики.

Примеры важных экспериментальных техник, необходимых для изучения адронных струй:

* [[Реконструкция струи]] (например, простой конусный алгоритм реконструкции или ''k''<sub>T</sub> алгоритм)
* Техника компенсации нейтральной компоненты струи (энергии, унесённой нейтральными частицами)
* Тагирование [[Аромат (физика)|аромата]] [[кварк]]ов (например, [[b-тагирование]]).

== Образование струй ==
Струи образуются в процессах рассеяния элементарных частиц, где рассеиваются или рождаются цветные объекты [[Партон (частица)|партоны]], [[кварк]]и или [[глюон]]ы. Типичные процессы, где образуются струи, — аннигиляция [[электрон]]а и [[позитрон]]а в состояние [[гамма-квант]]/[[Z-бозон]], при распаде которого образуется 2 [[кварк]]а. Далее кварки адронизуются и образуют струи. Впервые такие события (их называют двухструйные события) наблюдались в экспериментах на электрон-позитронном коллайдере [[SPEAR]] в лаборатории [[Национальная ускорительная лаборатория SLAC|SLAC]] (США) в [[1975]] г.

Вероятность получить определённое состояние со струями при рассеянии [[протон]]ов можно посчитать используя пертурбативные методы [[Квантовая хромодинамика|квантовой хромодинамики]] и функции распределения партонов в протоне. Более точно, можно посчитать сечение рождения двух кварков, например в древесном приближении, тогда импульсы кварков будут соответствовать направлению струй в событии.

: <math> \sigma_{ij \rightarrow q_1q_2} = \sum_{i, j} \int d x_1 d x_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_1q_2}}{d\hat{t}}, </math>

где <math>x</math>, <math>Q^2</math> — переменная Фейнмана (доля импульса начального протона, которую несёт партон) и переданный импульс в процессе, соответственно; <math>\hat{\sigma}_{ij \rightarrow q_1q_2}</math> — сечение процесса образования двух кварков <math>q_1</math> и <math>q_2</math> из начальных партонов <math>i</math> и <math>j</math>; <math>f_i^a(x, Q^2)</math> — партонное распределение для партона типа <math>i</math> в пучке <math>a</math>.
<!--
Elementary cross sections <math>\hat{\sigma}</math> are e.g. calculated to the leading order of perturbation theory in Peskin & Schroeder (1995), section 17.4. A review of various parameterizations of parton distribution functions and the calculation in the context of Monte Carlo event generators is discussed in T. Sjöstrand ''et al.'' (2003), section 7.4.1.
-->

[[Топ-кварк]], самая тяжёлая из известных частиц, в большинстве случаев распадается на три адронные струи, которые обычно направлены в разные стороны<ref>{{Cite web |url=http://elementy.ru/news/432252 |title=Детальная структура адронных струй помогает анализировать новые типы процессов |access-date=2014-05-18 |archive-date=2014-05-18 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140518225226/http://elementy.ru/news/432252 |deadlink=no }}</ref>.

== Фрагментация струи ==
Из-за эффекта адронизации вылетающий из точки столкновения кварк или глюон (далее будем говорить о партоне) излучает глюоны и кварк-антикварковые пары. Это явление сродни [[Тормозное излучение|тормозному электромагнитному излучению]] заряженной частицы, летящей в электромагнитном поле. Хромодинамическое поле создаётся, как другими частицами в точке столкновения, так и излучёнными самим партоном частицами.
Особенностью образования струи является обесцвечивание первоначального партона. Так как начальный партон имеет цвет, а струя должна состоять из бесцветных адронов (или продуктов их распадов), нельзя построить изолированный механизм образования струи без учёта взаимодействия с другими частицами в столкновении.
Механизм образования струи бесцветных адронов из нескольких цветных партонов, образовавшихся в результате эволюции струи, с учётом компенсации цвета, называют фрагментацией струи.
<!--
Parton fragmentation functions observe Dokshitzer-Gribov-Lipatov-Altarelli-[[Giorgio Parisi|Parisi]] ([[DGLAP]]) type evolution:

<math>\frac{\partial}{\partial\ln Q^2} D_{i}^{h}(x, Q^2) = \sum_{j} \int_{x}^{1} \frac{dz}{z} \frac{\alpha_S}{4\pi} P_{ji}\!\left(\frac{x}{z}, Q^2\right) D_{i}^{h}(z, Q^2)</math>
-->

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* М. Пескин и Д. Шредер, «Введение в квантовую теорию поля» (Westview, Boulder, CO, 1995 г.{{ref-en}} или «РХД», 2001 г.{{ref-ru}})
* Б. Андерссон, «Лунд модель» (Cambridge University Press, 1998 г.){{ref-en}}
* Открытие струй: Г. Хансон и др., [http://prola.aps.org/abstract/PRL/v35/i24/p1609_1 Подтверждение струйной структуры рождения адронов при e+ e- аннигиляции], Phys.Rev.Lett.35:1609 (1975).{{ref-en}}
* Струнная модель для струй: Б. Андерссон и др., [https://dx.doi.org/10.1016/0370-1573(83)90080-7 «Фрагментация партонов и струнная динамика»], '''Phys. Rep. 97''', 31-145 (1983).{{ref-en}}
* Алгоритмы реконструкции струй: С. Д. Эллис, Д. Е. Соупер, [http://arxiv.org/abs/hep-ph/9305266 «Алгоритм последовательного комбинирования для струй в адронных столкновений»], '''Phys. Rev. D48''', 3160-3166 (1993).{{ref-en}}
* Эффект гашения струй: М. Жюлиасси и др., [http://arxiv.org/abs/nucl-th/0302077 «Гашение струй и радиационные потери энергии в плотной ядерной материи»], в ''Кварк-глюонная плазма 3'' под ред. Р. С. Хва и К.-Н. Ванга (World Scientific, Singapore, 2003).{{ref-en}}
* Лекции по КХД и струям: Г. Стерман, [http://www.arxiv.org/abs/hep-ph/0412013 «КХД и струи»], препринт YITP-SB-04-59 (2004).{{ref-en}}

== Компьютерное моделирование струй ==
* [http://projects.hepforge.org/pythia6/ Монте-Карло генератор Pythia]{{ref-en}}
* [http://projects.hepforge.org/herwig/ Монте-Карло генератор Herwig/Herwig++]{{ref-en}}
{{ВС}}
[[Категория:Физика элементарных частиц]]
[[Категория:Стандартная модель]]
[[Категория:Квантовая теория поля]]
[[Категория:Квантовая хромодинамика]]
[[Категория:Адроны]]