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.

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.