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.

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.