Введение
Модель адронов
В физике частиц модель партона — это модель адронов, таких как протоны и нейтроны, предложенная Ричардом Фейнманом. Она полезна для интерпретации каскадов излучения (партонного душа), возникающих в процессах квантовой хромодинамики (КХД) и взаимодействиях при высокоэнергетических столкновениях частиц.
In particle physics, the parton model is a model of hadrons, such as protons and neutrons, proposed by Richard Feynman. It is useful for interpreting the cascades of radiation (a parton shower) produced from quantum chromodynamics (QCD) processes and interactions in high energy particle collisions.
Модель
Партонные распады широко моделируются в генераторах событий Монте-Карло для калибровки и интерпретации (и, следовательно, понимания) процессов в экспериментах на коллайдерах. В связи с этим, этот термин также используется для обозначения алгоритмов, аппроксимирующих или моделирующих этот процесс.
Мотивация
Партонная модель была предложена Ричардом Фейнманом в 1969 году как способ анализа высокоэнергетических столкновений адронов. Любой адрон (например, протон) можно рассматривать как состоящий из ряда точечных составляющих, называемых "партонами". Партонная модель сразу же была применена к глубокому неупругому рассеянию электронов на протонах Джеймсом Бьёркеном и Эммануэлем Энтони Пашосом.
Компонентные частицы
Адрон состоит из нескольких точечных составляющих, называемых "партонами". Позже, с экспериментальным наблюдением масштабирования Бьёркена, подтверждением справедливости кварковой модели и установлением асимптотической свободы в квантовой хромодинамике, партоны были отождествлены с кварками и глюонами. Модель партонов остаётся обоснованным приближением при высоких энергиях, и впоследствии эта теория была развита другими исследователями. Подобно тому, как ускоренные электрические заряды излучают QED-излучение (фотоны), ускоренные цветные партоны излучают QCD-излучение в виде глюонов. В отличие от нейтральных фотонов, сами глюоны несут цветовой заряд и поэтому могут излучать дополнительное излучение, приводящее к образованию партонных каскадов.
Справочная система
Хадрон определяется в системе отсчета, где он имеет бесконечный импульс — хорошее приближение при высоких энергиях. Таким образом, движение партонов замедляется замедлением времени, а распределение заряда адрона подвергается сокращению Лоренца, поэтому входящие частицы будут рассеиваться «мгновенно и некогерентно». Партоны определяются относительно физического масштаба (определяемого обратной величиной передаваемого импульса). Например, кварковый партон в одном масштабе длины может оказаться суперпозицией состояния кваркового партона с кварковым партоном и состояния глюонного партона, а также других состояний с большим количеством партонов в меньшем масштабе длины. Аналогично, глюонный партон в одном масштабе может расщепляться на суперпозицию состояния глюонного партона, состояния глюонного партона и кварка-антикваркового партона, а также других многопартонных состояний. В связи с этим число партонов в адроне фактически увеличивается с ростом передаваемого импульса. При низких энергиях (то есть при больших масштабах длины) барион содержит три валентных партона (кварка), а мезон — два валентных партона (кварк и антикварк). Однако при более высоких энергиях наблюдения показывают наличие морских партонов (невалентных партонов) в дополнение к валентным партонам.
Симуляция
Симуляции ветвлений партонов используются в вычислительной физике частиц как для автоматического расчета взаимодействий и распадов частиц, так и в генераторах событий, и особенно важны в феноменологии Большого адронного коллайдера (LHC), где они обычно изучаются с помощью моделирования методом Монте-Карло. Масштаб, на котором партоны передаются для адронизации, определяется программой моделирования ветвлений Монте-Карло. Распространенными программами моделирования ветвлений Монте-Карло являются PYTHIA и HERWIG.