Кіріспе
Адронның пайда болу процесі
Адрондалу (немесе адронизация) — кварктер мен глюондардан адронның пайда болу процесі. Адрондық процестің екі негізгі саласы бар: кварк-глюон плазмасының (QGP) трансформациясы және түсті жіптердің адрондарға ыдырауы. Кварк-глюон плазмасының адрондарға айналуы решеткалық QCD сандық симуляцияларында зерттеледі, олар релятивистік ауыр иондық эксперименттерде қарастырылады. Кварк-глюон плазмасының адронизациясы Үлкен жарылыстан кейін көп ұзамай, кварк-глюон плазмасы Хагедорн температурасына дейін салқындаған кезде (шамамен 150 МэВ) болды, онда еркін кварктер мен глюондар өміршең бола алмайды. Жіпті үзу кезінде кварктардан, антикварктардан және кейде глюондардан жаңа адрондар пайда болады, вакуумнан спонтанды түрде туындайды, Ферми-Померанчук бөлшектер өндірісінің моделіне сәйкес. Бұл тәсіл 1950 жылдан бері, бастапқыда күшті өзара әрекеттесетін бөлшектердің өндірісін сапалық сипаттау ретінде әзірленді. Ол бастапқыда дәл сипаттама емес, бөлшектердің өнімділігінің жоғарғы шегінің фазалық кеңістіктегі бағасы болды. Келесі жылдары көптеген адрондық резонанстар ашылды. Рольф Хагедорн статистикалық бутстрап моделін (СБМ) ұсынды, ол статистикалық резонанстық салмақтар мен резонанстық массалық спектр тұрғысынан адрондық өзара әрекеттесулерді сипаттауға мүмкіндік береді. Бұл Ферми-Померанчук моделінің сапалық сипаттамасын бөлшектер өндірісі үшін дәл статистикалық адронизация моделіне айналдырды. Дегенмен, адрондық өзара әрекеттесулердің бұл қасиеті статистикалық адронизация моделі үшін қиындық тудырады, себебі бөлшектердің өнімділігі анықталмаған жоғары массалы адрондық резонанс күйлеріне сезімтал. Статистикалық адронизация моделі алғаш рет 1991 жылы релятивистік ауыр иондық соқтығысуларға қолданылды, бұл CERN-де ашылған кварк-глюон плазмасының алғашқы антибариондық белгісін анықтауға әкелді.
Hadronization (or hadronisation) is the process of the formation of hadrons out of quarks and gluons. There are two main branches of hadronization: quark gluon plasma (QGP) transformation and colour string decay into hadrons. The transformation of quark gluon plasma into hadrons is studied in lattice QCD numerical simulations, which are explored in relativistic heavy ion experiments. Quark gluon plasma hadronization occurred shortly after the Big Bang when the quark–gluon plasma cooled down to the Hagedorn temperature (about 150 MeV) when free quarks and gluons cannot exist. In string breaking new hadrons are forming out of quarks, antiquarks and sometimes gluons, spontaneously created from the vacuum. according to the Fermi–Pomeranchuk model of particle production. This approach was developed, since 1950, initially as a qualitative description of strongly interacting particle production. It was originally not meant to be an accurate description, but a phase space estimate of upper limit to particle yield. In the following years numerous hadronic resonances were discovered. Rolf Hagedorn postulated the statistical bootstrap model (SBM) allowing to describe hadronic interactions in terms of statistical resonance weights and the resonance mass spectrum. This turned the qualitative Fermi–Pomeranchuk model into a precise statistical hadronization model for particle production. However, this property of hadronic interactions poses a challenge for the statistical hadronization model as the yield of particles is sensitive to the unidentified high mass hadron resonance states. The statistical hadronization model was first applied to relativistic heavy ion collisions in 1991, which lead to the recognition of the first strange anti baryon signature of quark gluon plasma discovered at CERN.
Сызық модельінің және бөлшектеудің феноменологиялық зерттеулері
Кванттық хромодинамиканың (КХД) адронизация процесі әлі толыққанды түсініксіз, бірақ ол көптеген феноменологиялық зерттеулерде, соның ішінде Лундтың тізбек моделі және әртүрлі ұзақ қашықтықтағы КХД жуықтау схемаларында модельдендіріліп, параметрлендіріледі. Жеке кварктың адронизациясынан туындаған бөлшектердің тығыз конусы – реактивті сәуле деп аталады. Бөлшек детекторларында кварктар емес, реактивті сәулелер байқалады, олардың бар екендігін қорытындылау қажет. Модельдер мен жуықтау схемалары, сондай-ақ олардың болжамды реактивті адронизациясы немесе фрагментациясы, бірқатар жоғары энергиялы бөлшектер физикасы эксперименттеріндегі өлшемдермен, мысалы, TASSO, OPAL және H1 эксперименттерімен кеңінен салыстырылды. Адронизацияны Монте-Карло симуляциясы арқылы зерттеуге болады. Бөлшектер душы тоқтағаннан кейін, виртуалдылығы (виртуалды бөлшектердің қабықтан қаншалықты ауытқуы) кесу шкаласының шамасына тең партондар қалады. Осы сәттен бастап партон төмен импульс ауысуы, ұзақ қашықтықтағы режимге енеді, онда бұзылмаған эффектілер маңызды болады. Бұл эффектілердің ең басымдысы – адронизация, ол партондарды байқалатын адрондарға айналдырады. Адронизацияның нақты теориясы белгісіз, бірақ параметрлеуге екі сәтті модель бар. Бұл модельдер бөлшектер физикасы оқиғаларын симуляциялайтын оқиға генераторларында қолданылады. Партонның адронизацияға берілетін масштабы оқиға генераторының Монте-Карло компонентімен бекітіледі. Адронизация модельдері әдетте өздерінің алдын ала анықталған масштабынан басталады. Егер Монте-Карло душында дұрыс орнатылмаса, бұл маңызды мәселе тудыруы мүмкін. Монте-Карло душының көп қолданылатын таңдаулары – PYTHIA және HERWIG. Олардың әрқайсысы екі параметрлеу моделінің біріне сәйкес келеді.
Жоғарғы кварк адрондық емес
Алайда, жоғарғы кварк 5×10−25 секунд орташа өмір сүру мерзімімен әлсіз күш арқылы ыдырайды. Басқа барлық әлсіз өзара әрекеттесулерден, әдетте қатты өзара әрекеттесулерден әлдеқайда баяу болатынынан айырмашылығы, жоғарғы кварк әлсіз ыдырауы QCD күшінің әрекет ететін уақыт өлшемінен ерекше қысқа, сондықтан жоғарғы кварк адронизацияға үлкермей ыдырайды. Осылайша, жоғарғы кварк дерлік еркін бөлшек болып табылады.