Введение
Процесс, в ходе которого образуются адроны. Адронизация (или адронизация) — это процесс формирования адронов из кварков и глюонов. Существуют две основные ветви адронизации: трансформация кварк-глюонной плазмы (QGP) и распад цветных струн в адроны. Трансформация кварк-глюонной плазмы в адроны изучается в численных расчетах решётчатой КХД, которые исследуются в релятивистских экспериментах с тяжёлыми ионами. Адронизация кварк-глюонной плазмы произошла вскоре после Большого взрыва, когда кварк-глюонная плазма остыла до температуры Хагедорна (около 150 МэВ), при которой свободные кварки и глюоны не могут существовать. При разрыве струн новые адроны формируются из кварков, антикварков и иногда глюонов, спонтанно создаваемых из вакуума, в соответствии с моделью Ферми-Померанчука о рождении частиц. Этот подход был разработан с 1950-х годов, изначально как качественное описание сильно взаимодействующих частиц. Первоначально он не предназначался для точного описания, а для оценки верхнего предела выхода частиц в фазовом пространстве. В последующие годы было обнаружено множество адронных резонансов. Рольф Хагедорн постулировал статистическую модель бутстрепа (SBM), позволяющую описывать адронные взаимодействия с точки зрения статистических весов резонансов и спектра масс резонансов. Это превратило качественную модель Ферми-Померанчука в точную статистическую модель адронизации для рождения частиц. Однако это свойство адронных взаимодействий представляет собой проблему для статистической модели адронизации, поскольку выход частиц чувствителен к неидентифицированным высокомассовым состояниям адронных резонансов. Статистическая модель адронизации впервые была применена к релятивистским столкновениям тяжёлых ионов в 1991 году, что привело к обнаружению первой странной антибарионной сигнатуры кварк-глюонной плазмы на ЦЕРНе.
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.
Феноменологические исследования модели струн и фрагментации
Квантовая хромодинамика процесса адронизации ещё не полностью понята, но моделируется и параметризуется в ряде феноменологических исследований, включая модель струн Лунда и различные схемы приближения КХД длинного радиуса действия. Тесный конус частиц, образованный адронизацией отдельного кварка, называется джетом. В детекторах частиц наблюдаются джеты, а не кварки, существование которых необходимо выводить. Модели и схемы приближения, а также их предсказания по адронизации или фрагментации джетов, были широко сопоставлены с результатами измерений в ряде экспериментов по физике частиц высоких энергий, например, TASSO, OPAL и H1. Адронизацию можно изучать с помощью моделирования методом Монте-Карло. После завершения каскада частиц остаются партоны с виртуальностями (степень отклонения виртуальных частиц от массы покоя) порядка отсечки. С этого момента партон попадает в область малых передач импульса и больших расстояний, где становятся важными непертурбативные эффекты. Наиболее значимым из этих эффектов является адронизация, которая преобразует партоны в наблюдаемые адроны. Точной теории адронизации не существует, но есть две успешные модели параметризации. Эти модели используются в генераторах событий, имитирующих события физики частиц. Масштаб, на котором партоны передаются в процесс адронизации, фиксируется компонентом Монте-Карло в генераторе событий. Модели адронизации обычно начинаются с некоторого заранее заданного масштаба. Это может привести к значительным проблемам, если не настроено должным образом в компоненте каскада Монте-Карло. Распространенными вариантами для компонента каскада Монте-Карло являются PYTHIA и HERWIG. Каждый из них соответствует одной из двух моделей параметризации.
Верхний кварк не адронизируется
Однако верхний кварк распадается посредством слабого взаимодействия со средним временем жизни 5×10−25 секунд. В отличие от всех остальных слабых взаимодействий, которые обычно происходят значительно медленнее, чем сильные взаимодействия, слабый распад верхнего кварка уникальным образом короче характерного времени действия сильного взаимодействия КХД, поэтому верхний кварк распадается до того, как успевает адронизоваться. Таким образом, верхний кварк практически является свободной частицей.