Tvrdé hadronové reakce

Tvrdé hadronové reakce  jsou hadronové reakce , ve kterých hrají hlavní roli kvarky a gluony a které jsou dobře popsány teorií poruch v QCD .

Všechny dosud objevené hadrony zapadají do standardního obrázku, ve kterém se jedná o bezbarvé složené částice sestavené z kvarků a antikvarků . Charakteristické energie spojené s touto vnitřní kvarkovou strukturou (tj. charakteristické vazebné energie v potenciálních modelech) jsou řádu GeV. Vzniká přirozená klasifikace procesů srážky hadronů:

V tomto případě mluvíme o tom, že s dobrou přesností lze hadrony považovat za slabě vázané a dochází k rozptylu mezi jednotlivými složkami rychle se pohybujících hadronů - partonů . Toto chování se nazývá asymptotická svoboda a je primárně spojeno s poklesem konstanty silné interakce s rostoucím přenosem hybnosti (právě za objev tohoto jevu byla udělena Nobelova cena za fyziku za rok 2004 ).

Parton painting

Díky vlastnosti asymptotické volnosti lze vysokoenergetický hadron považovat za systém slabě interagujících (a v nulté aproximaci vůbec neinteragujících) objektů, nazývaných partony . Reakce tvrdé srážky hadronů A a B je v tomto případě považována za tvrdou srážku dvou partonů (i a j). Průřez pro takovou reakci lze zapsat jako

Zde označuje hustotu partonů typu I v hadronu A, nesoucích zlomek hybnosti tohoto hadronu. Podstata kolineární faktorizační aproximace spočívá v tom, že hustoty partonů v tomto výrazu nezávisí na tom, jakou reakci uvažujeme, a při výpočtu průřezu pro srážku dvou partonů jsou oba partony považovány za reálné (a nikoli virtuální ). Tato aproximace funguje dobře přesně v oblasti tvrdých kolizí.

Partonová struktura vysokoenergetických hadronů je složitější než kvarková struktura stejných hadronů, ale v klidu. S boostem , který přemění hadron v klidu na rychle se pohybující, se nejen změní rozložení hybnosti původních („valenčních“) kvarků, ale také se vytvoří gluony a také páry kvark-antikvark (tzv. „mořské kvarky“).

Všechny tyto partony mají svůj podíl na celkové hybnosti hadronu a také přispívají k celkovému spinu hadronu. I při hadronových energiích několika GeV nesou gluony již asi polovinu celé protonové hybnosti; s dalším nárůstem energie se tento zlomek jen zvětšuje.

Rovnice pro vývoj hustot partonů

Dynamicky vázaný systém (přesněji jeho Fockův vektor stavu ) není při Lorentzových transformacích invariantní , proto při přechodu do jiné referenční soustavy pozorujeme změnu složení hadronu. Podmíněně lze říci, že gluonové složky se objevují při vysokých energiích ze síly, která udržovala kvarky v hadronu v klidu. Z toho je jasné , že zatím není možné vypočítat hustoty partonů z prvních principů , protože obecný problém vázaných stavů ještě nebyl v QCD vyřešen . V rámci poruchové teorie v QCD však lze napsat rovnici pro vývoj hustot partonů se zvýšením parametru hard (zpravidla čtverce přenosu hybnosti). Tato rovnice se nazývá Dokshitzer-Gribov-Lipatov-Altarelli-Parisi rovnice (rovnice DGLAP) .

Literatura

Odkazy