Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В физике элементарных частиц , три-струйного событие является событием с большим количеством частиц в конечном состоянии , что , как представляется, быть сгруппированы в три струи . Одиночная струя состоит из частиц, которые разлетаются примерно в одном направлении. Можно провести три конуса из точки взаимодействия, соответствующие струям, и большинство частиц, образовавшихся в результате реакции, будет принадлежать одному из этих конусов. Эти события в настоящее время являются наиболее прямым доступным доказательством существования глюонов и были впервые обнаружены в эксперименте TASSO на ускорителе PETRA в лаборатории DESY . [1]

Поскольку струи обычно образуются при адронизации кварков , а кварки образуются только парами , требуется дополнительная частица для объяснения событий, содержащих нечетное количество струй. Квантовая хромодинамика показывает, что эта частица является глюоном с особой энергией, излучаемым одним из кварков, который адронизирует так же сильно, как кварк.

Особенно поразительной особенностью этих событий, которые были впервые обнаружены в DESY и детально изучены экспериментами на коллайдере LEP , является их соответствие модели струны Лунда . Модель показывает, что «струны» низкоэнергетических глюонов будут наиболее сильно формироваться между кварками и высокоэнергетическими глюонами, и что «разрыв» этих струн на новые кварк-антикварковые пары (часть процесса адронизации) приведет к в некоторых "блуждающих" адронах между струи (и в одной плоскости). Поскольку кварк-глюонное взаимодействие сильнее кварк-кваркового взаимодействия, такие адроны будут наблюдаться гораздо реже между двумя кварковыми джетами. В результате модель предсказывает, что случайные адроны не появятся между двумя струями, а появятся между каждой из них и третьей. Именно это и наблюдается.

В качестве проверки физики также рассмотрели события с фотоном, произведенным в аналогичном процессе. В этом случае взаимодействие кварк-кварк является единственным сильным взаимодействием , поэтому между двумя кварками образуется «струна», и теперь между соответствующими струями появляются случайные адроны. Это различие между событиями с тремя струями и событиями с двумя струями с фотоном высокой энергии, которое указывает на то, что третья струя обладает уникальными свойствами при сильном взаимодействии, может быть объяснено только тем, что исходная частица в этой струе является глюоном.

Схема рассуждений проиллюстрирована ниже. Рисунки не являются диаграммами Фейнмана ; они представляют собой «моментальные снимки» во времени и показывают два пространственных измерения.

  • Два кварка (сплошные линии) и глюон (фигурная линия) разлетаются, а струны (красные полосы) в основном находятся между глюоном и каждым кварком.

  • В результате образуются три струи (конуса) с дополнительными адронами (стрелки), обнаруженными там, где образовались струны.

  • Для сравнения физики рассматривали события с двумя кварками и фотоном (волнистая линия). Здесь струна образуется только между кварками.

  • Следовательно, дополнительные адроны обнаруживаются только между двумя струями, что несовместимо с наблюдениями.

Угол Эллиса – Карлинера [ править ]

Угол Ellis-Карлинер кинематический угол между самыми высокими энергетическими струями в три-струйного события в. [2] Угол измеряется не в лабораторной раме , а в раме, усиленной по энергии струи с наивысшей энергией, так что вторая и третья струи идут спина к спине. Измеряя распределение угла Эллиса-Карлинера на электрон-позитронном накопителе PETRA в DESY , физики определили, что глюон имеет спин один, а не спин ноль или спин два. [3] [4] Последующие эксперименты [5] на LEPнакопительное кольцо в ЦЕРН подтвердило этот результат.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Р. Бранделик и др. ( Коллаборация ТАССО ) (1979). «Доказательства плоских событий в e + e - аннигиляции при высоких энергиях». Физика Письма Б . 86 (2): 243–249. Полномочный код : 1979PhLB ... 86..243B . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (79) 90830-X .
  2. ↑ Дж. Эллис, И. Карлинер (1979). «Измерение спина глюона при е + е - аннигиляции». Ядерная физика Б . 148 (1): 141–147. Bibcode : 1979NuPhB.148..141E . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (79) 90019-1 . ОСТИ 1447027 . 
  3. ^ Р. Бранделик и др. ( Сотрудничество ТАССО ) (1980). «Свидетельства глюона со спином 1 в трехструйных событиях». Физика Письма Б . 97 (3–4): 453–458. Полномочный код : 1980PhLB ... 97..453B . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (80) 90639-5 .
  4. ^ C. Berger et al. ( Сотрудничество PLUTO ) (1980). «Исследование многоструйных событий в e + e - аннигиляции». Физика Письма Б . 97 (3–4): 459–464. Полномочный код : 1980PhLB ... 97..459B . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (80) 90640-1 .
  5. ^ Г. Александр и др. ( Сотрудничество OPAL ) (1991). «Измерение трехструйных распределений, чувствительных к спину глюонов в e + e - аннигиляции при √s = 91 ГэВ». Zeitschrift für Physik С . 52 (4): 543. Bibcode : 1991ZPhyC..52..543A . DOI : 10.1007 / BF01562326 . S2CID 51746005 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • А. Али, Г. Крамер (2011). «JETS и QCD: исторический обзор открытия кварковых и глюонных струй и их влияние на QCD». Европейский физический журнал H . 36 (2): 245–326. arXiv : 1012.2288 . Bibcode : 2011EPJH ... 36..245A . DOI : 10.1140 / epjh / e2011-10047-1 . S2CID  54062126 .
  • П. Сёдинг (2010). «Об открытии глюона» (PDF) . Европейский физический журнал H . 35 (1): 3–28. Bibcode : 2010EPJH ... 35 .... 3S . DOI : 10.1140 / epjh / e2010-00002-5 . S2CID  8289475 .
  • W. Bartel et al. ( Сотрудничество JADE ) (1980). «Наблюдение планарных трехструйных событий в e + e - аннигиляции и свидетельство тормозного излучения глюонов» . Физика Письма Б . 91 (1): 142–147. Полномочный код : 1980PhLB ... 91..142B . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (80) 90680-2 .
  • W. Bartel et al. ( Сотрудничество JADE ) (1981). «Экспериментальное исследование струй при электрон-позитронной аннигиляции». Физика Письма Б . 101 (1–2): 129–134. Bibcode : 1981PhLB..101..129B . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (81) 90505-0 .
  • D. Barber et al. ( Сотрудничество MARK J ) (1979). «Открытие трехструйных событий и проверка квантовой хромодинамики на ПЕТРА». Письма с физическим обзором . 43 (12): 830–833. Bibcode : 1979PhRvL..43..830B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.43.830 .
  • B. Adeva et al. ( Сотрудничество MARK J ) (1983). "Независимое от модели определение второго порядка постоянной сильной связи α s ". Письма с физическим обзором . 50 (26): 2051–2053. Bibcode : 1983PhRvL..50.2051A . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.50.2051 .
  • C. Berger et al. ( Сотрудничество PLUTO ) (1979). «Доказательства тормозного излучения глюонов в e + e - аннигиляции при высоких энергиях». Физика Письма Б . 86 (3–4): 418–425. Полномочный код : 1979PhLB ... 86..418B . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (79) 90869-4 .
  • C. Berger et al. ( Сотрудничество PLUTO ) (1985). «Исследование корреляций энергия-энергия в e + e - аннигиляции при √s = 34,6 ГэВ». Zeitschrift für Physik С . 28 (3): 365. Bibcode : 1985ZPhyC..28..365B . DOI : 10.1007 / BF01413599 . S2CID  123243445 .
  • R. Brandelik et al. ( Сотрудничество ТАССО ) (1979). «Свидетельства плоских событий в e + e - аннигиляции при высоких энергиях». Физика Письма Б . 86 (2): 243–249. Полномочный код : 1979PhLB ... 86..243B . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (79) 90830-X .
  • R. Brandelik et al. ( Сотрудничество ТАССО ) (1980). «Свидетельства глюона со спином 1 в трехструйных событиях». Физика Письма Б . 97 (3–4): 453–458. Полномочный код : 1980PhLB ... 97..453B . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (80) 90639-5 .