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 Дрелла и Танг-Mow Ян в 1970 году [1] для описания производства лептонов - антилептонпары в столкновениях адронов высоких энергий. Экспериментально этот процесс впервые наблюдали JH Christenson et al. [2] в столкновениях протонов с ураном на синхротроне с переменным градиентом .
Обзор [ править ]
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 [ править ]
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 [ править ]
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 [3] [4] 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 xот 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. [5] [6] [7] К ведущему порядку в константе сильного взаимодействия α s отношение сечения Дрелла – Яна от протонного пучка на дейтериевой мишени к протонному пучку на протонной мишени определяется выражением
![\ frac {\ sigma ^ {pd}} {2 \ sigma ^ {pp}} = \ frac {1} {2} \ left [1+ \ frac {\ bar {d} (x)} {\ bar {u } (x)} \ справа]](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/73169843da0a23272891ccd3facfcc299c4a9e21)
где и - распределения кварков анти-вниз и анти-вверх в протонном море, а - масштабная переменная Бьоркена (доля импульса кварка-мишени в партонной модели ). [5]
Производство Z-бозонов [ править ]
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 инвариантных масс дилептона почти так же, как стандартный Z-бозон появляется благодаря процессу Дрелла – Яна.
Процесс Дрелла-Яна и лежащее в его основе событие [ править ]
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. [8] Осталось чисто основное 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.
См. Также [ править ]
- Фермилаб E-906 / SeaQuest
Ссылки [ править ]
- ^ Дрелл, SD; Ян, Т.-М. (1970). «Массивное рождение лептонных пар в адрон-адронных столкновениях при высоких энергиях». Письма с физическим обзором . 25 (5): 316–320. Bibcode : 1970PhRvL..25..316D . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.25.316 . S2CID 16827178 .
- И ошибка в Drell, SD; Ян, Т.-М. (1970). Письма с физическим обзором . 25 (13): 902. Bibcode : 1970PhRvL..25..902D . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.25.902.2 . ОСТИ 1444835 . CS1 maint: журнал без названия ( ссылка )
- ^ Кристенсон, JH; и другие. (1970). "Наблюдение массивных мюонных пар в адронных столкновениях" (PDF) . Письма с физическим обзором . 25 (21): 1523–1526. Bibcode : 1970PhRvL..25.1523C . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.25.1523 .
- ^ Amaudruz, P .; и другие. (1991). «Сумма Готфрида из отношения F 2 n / F 2 p » (PDF) . Письма с физическим обзором . 66 (21): 2712–2715. DOI : 10.1103 / PhysRevLett.66.2712 . PMID 10043597 .
- ^ Арнеодо, М .; и другие. (1994). «Переоценка суммы Готфрида» (PDF) . Physical Review D . 50 (1): R1 – R3. Bibcode : 1994PhRvD..50 .... 1A . DOI : 10.1103 / PhysRevD.50.R1 . PMID 10017566 .
- ^ a b Hawker, EA; и другие. (1998). «Измерение легкой антикварковой асимметрии аромата в море нуклонов». Письма с физическим обзором . 80 (17): 3715–3718. arXiv : hep-ex / 9803011 . Bibcode : 1998PhRvL..80.3715H . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.80.3715 . S2CID 54921026 .
- ^ Тоуэлл, RS; и другие. (2001). «Улучшенное измерение асимметрии d / u в море нуклонов». Physical Review D . 64 (5): 052002. arXiv : hep-ex / 0103030 . Bibcode : 2001PhRvD..64e2002T . DOI : 10.1103 / PhysRevD.64.052002 . S2CID 118231497 .
- ^ Baldit, A .; и другие. (1994). «Исследование нарушения изоспиновой симметрии в море легких кварков нуклона в результате процесса Дрелла-Яна» (PDF) . Физика Письма Б . 332 (1-2): 244-250. Bibcode : 1994PhLB..332..244B . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (94) 90884-2 .
- ^ Aad, G .; Abbott, B .; Abdallah, J .; Абдинов, О .; Abeloos, B .; Aben, R .; Abolins, M .; Abouzeid, OS; Авраам, Нидерланды; Abramowicz, H .; Abreu, H .; Abreu, R .; Abulaiti, Y .; Ачарья, BS; Adamczyk, L .; Адамс, DL; Adelman, J .; Adomeit, S .; Adye, T .; Affolder, AA; Агатонович-Йовин, Т .; Agricola, J .; Агилар-Сааведра, Дж. А; Ален, ИП; Ахмадов, Ф .; Aielli, G .; Akerstedt, H .; Окессон, TPA; Акимов А.В.; и другие. (2016). "Измерение наблюдаемых форм событий в $$ Z \ rightarrow \ ell ^ {+} \ ell ^ {-} $$ Z → ℓ + ℓ - события в pp-столкновениях при $$ \ SQRT {s} = 7 $$ s = 7 $$ {\ mathrm {TeV}} $$ ТэВ с детектором ATLAS на LHC " . Европейский физический журнал C . 76 (7): 375. arXiv : 1602.08980v2 .DOI : 10.1140 / epjc / s10052-016-4176-8 . PMC 5321395 . PMID 28280446 .
