Партон (физика элементарных частиц) - Parton (particle physics)
В физике элементарных частиц , то модель партонная представляет собой модель адронов , такие как протоны и нейтроны , предложенные Ричард Фейнман . Это полезно для интерпретации каскадов излучения ( партонных ливней ), возникающих в результате процессов КХД и взаимодействий при столкновениях частиц высоких энергий.
Модель
Партонные ливни широко моделируются в генераторах событий Монте-Карло для калибровки и интерпретации (и, следовательно, понимания) процессов в экспериментах на коллайдерах. Таким образом, это имя также используется для обозначения алгоритмов, которые приближают или моделируют процесс.
Мотивация
Партонная модель была предложена Ричардом Фейнманом в 1969 году как способ анализа столкновений адронов высоких энергий. Любой адрон (например, протон ) можно рассматривать как композицию из ряда точечных составляющих, называемых «партонами». Партонная модель сразу же применяется к электрону - протон глубоко неупругое рассеяние на Бьеркеном и Paschos .
Компонентные частицы
Адрон состоит из ряда точечных составляющих, называемых «партонами». Позже, с экспериментальным наблюдением скейлинга Бьоркена , подтверждением кварковой модели и подтверждением асимптотической свободы в квантовой хромодинамике , партоны были сопоставлены с кварками и глюонами . Партонная модель остается приемлемым приближением при высоких энергиях, а другие модели расширили теорию на протяжении многих лет.
Так же, как ускоренные электрические заряды испускают КЭД-излучение (фотоны), ускоренные цветные партоны будут излучать КХД-излучение в форме глюонов. В отличие от незаряженных фотонов, глюоны сами несут цветные заряды и поэтому могут испускать дальнейшее излучение, что приводит к партонным ливням.
Справочная рамка
Адрон определяется в системе отсчета , где она имеет бесконечное импульса действительного приближение при высоких энергиях. Таким образом, движение партонов замедляется из- за замедления времени , а распределение заряда адронов является лоренц-сжатым , поэтому входящие частицы будут рассеиваться «мгновенно и некогерентно».
Партоны определяются в соответствии с физическим масштабом (что подтверждается обратной величиной переданного импульса). Например, кварк-партон на одном масштабе длины может оказаться суперпозицией кваркового партонного состояния с кварковым партоном и глюонного партонного состояния вместе с другими состояниями с большим количеством партонов на меньшем масштабе длины. Точно так же глюонный партон в одном масштабе может распадаться на суперпозицию глюонного партонного состояния, глюонного партона и состояния кварк-антикварк партонов и других многопартонных состояний. Из-за этого количество партонов в адроне фактически увеличивается с передачей импульса. При низких энергиях (т.е. на больших масштабах длины) барион содержит три валентных партона (кварка), а мезон содержит два валентных партона (кварк и антикварковый партон). Однако при более высоких энергиях наблюдения помимо валентных партонов показывают морские партоны (невалентные партоны).
История
Партонная модель была предложена Ричардом Фейнманом в 1969 году и первоначально использовалась для анализа столкновений высоких энергий. Он был применен к электрону / протон глубоко неупругое рассеяние на Бьеркен и Paschos. Позже, с экспериментальным наблюдением скейлинга Бьоркена , подтверждением кварковой модели и подтверждением асимптотической свободы в квантовой хромодинамике , партоны были сопоставлены с кварками и глюонами. Партонная модель остается приемлемым приближением при высоких энергиях, а другие модели расширили теорию на протяжении многих лет.
Было признано, что партоны описывают одни и те же объекты, которые теперь чаще называют кварками и глюонами . Более подробное изложение свойств и физических теорий, косвенно относящихся к партонам, можно найти в разделе о кварках .
Функции распределения партонов
Функция распределения партонов (PDF) в рамках так называемой коллинеарной факторизации определяется как плотность вероятности нахождения частицы с определенной долей продольного импульса x при масштабе разрешения Q 2 . Из-за неотъемлемой непертурбативной природы партонов, которые нельзя наблюдать как свободные частицы, плотности партонов нельзя вычислить с помощью пертурбативной КХД. Однако в рамках КХД можно изучать изменение плотности партонов с масштабом разрешения, предоставляемым внешним зондом. Такой масштаб обеспечивается, например, виртуальным фотоном с виртуальностью Q 2 или струей . Масштаб можно рассчитать по энергии и импульсу виртуального фотона или струи; чем больше импульс и энергия, тем меньше масштаб разрешения - это следствие принципа неопределенности Гейзенберга . Было обнаружено, что изменение плотности партонов в зависимости от масштаба разрешения хорошо согласуется с экспериментом; это важный тест КХД.
Функции распределения партонов получаются путем подгонки наблюдаемых к экспериментальным данным; их нельзя вычислить с помощью пертурбативной КХД. Недавно было обнаружено, что они могут быть вычислены непосредственно в решеточной КХД с использованием теории эффективного поля с большими импульсами.
Экспериментально определенные функции распределения партонов доступны в различных группах по всему миру. Основные неполяризованные наборы данных:
- ПРО С. Алехина, Дж. Блюмлейна, С. Моха
- CTEQ , от сотрудничества CTEQ
- GRV / GJR , от М. Глюк, П. Хименес-Дельгадо, Э. Рейя и А. Фогт.
- Файлы HERA PDF, созданные совместно H1 и ZEUS из Немецкого центра электронных синхротронов (DESY) в Германии
- MSHT / MRST / MSTW / MMHT , от AD Martin , RG Roberts, WJ Stirling, RS Thorne и соавторов
- NNPDF , от сотрудничества NNPDF
Библиотека LHAPDF предоставляет унифицированный и простой в использовании интерфейс Fortran / C ++ для всех основных наборов PDF.
Обобщенные партонные распределения (GPD) представляют собой более свежий подход к лучшему пониманию структуры адронов , представляя партонные распределения как функции большего числа переменных, таких как поперечный импульс и спин партона. Их можно использовать для изучения спиновой структуры протона, в частности, правило сумм Джи связывает интеграл GPD с угловым моментом, переносимым кварками и глюонами. Ранние названия включали «непрямое», «недиагональное» или «наклонное» распределение партонов. Доступ к ним осуществляется через новый класс эксклюзивных процессов, в которых все частицы детектируются в конечном состоянии, таких как глубоко виртуальное комптоновское рассеяние. Обычные функции распределения партонов восстанавливаются путем обнуления (прямой предел) дополнительных переменных в обобщенных распределениях партонов. Другие правила показывают, что электрический форм-фактор , магнитный форм-фактор или даже форм-факторы, связанные с тензором энергии-импульса, также включены в GPD. Полное трехмерное изображение партонов внутри адронов также можно получить с помощью GPD.
Моделирование
Партон ливни моделирование использования в физике элементарных частиц вычислительными либо в автоматическом вычислении взаимодействия частиц или распада или событий генераторов , и особенно важны в LHC феноменологии, где они, как правило , исследованной с помощью моделирования методом Монте - Карло. Масштаб отнесения партонов к адронизации фиксируется программой Shower Monte Carlo. Распространенный выбор душ Monte Carlo - PYTHIA и HERWIG.
Смотрите также
Рекомендации
Эта статья содержит материалы из Scholarpedia.
дальнейшее чтение
- Glück, M .; Reya, E .; Фогт, А. (1998). «Возвращение к динамическим партонным распределениям». Европейский физический журнал C . 5 (3): 461–470. arXiv : hep-ph / 9806404 . Bibcode : 1998EPJC .... 5..461G . DOI : 10.1007 / s100529800978 . S2CID 119842774 .
- Худбхой, Пенсильвания (2006). "Обобщенные партонные распределения" (PDF) . Национальный центр физики и университет Кайд-э-Азам . Проверено 6 апреля 2011 .
- Цзи, X. (2004). «Обобщенные партонные распределения» . Ежегодный обзор ядерной науки и науки о частицах . 54 : 413–450. arXiv : hep-ph / 9807358 . Bibcode : 2004ARNPS..54..413J . DOI : 10.1146 / annurev.nucl.54.070103.181302 .
- Kretzer, S .; Lai, H .; Olness, F .; Тунг, В. (2004). «Партонные распределения CTEQ6 с масс-эффектами тяжелых кварков». Physical Review D . 69 (11): 114005. arXiv : hep-ph / 0307022 . Bibcode : 2004PhRvD..69k4005K . DOI : 10.1103 / PhysRevD.69.114005 . S2CID 119379329 .
- Мартин, AD; Робертс, Р.Г.; Стирлинг, WJ; Торн, RS (2005). «Распределения партонов, включающие вклады QED». Европейский физический журнал C . 39 (2): 155–161. arXiv : hep-ph / 0411040 . Bibcode : 2005EPJC ... 39..155M . DOI : 10.1140 / epjc / s2004-02088-7 . S2CID 14743824 .
внешняя ссылка
- Функции распределения партонов - из HEPDATA: Durham HEP Databases
- CTEQ6 функции распределения партонов
- Электрослабое излучение в партонных ливнях
- http://home.fnal.gov/~mrenna/lutp0613man2/node22.html
- Физика генератора событий ( http://www.hep.phy.cam.ac.uk/theory/webber/MCnet/MClecture2.pdf )
- Границы хромодинамики
- http://www.phys.ethz.ch/~pheno/QCDcourse/
- http://www.physnet.uni-hamburg.de/services/fachinfo/___Volltexte/Sebastian___Schmidt/Sebastian___Schmidt.pdf
- http://hep.ps.uci.edu/~wclhc07/LOShowers.pdf
- http://www.kceta.kit.edu/grk1694/img/2013_10_01_Hangst.pdf
- https://books.google.com/books?id=EAAHQ9XsEyQC&pg=PA47&lpg=PA47&dq=parton+shower#v=onepage&q=parton%20shower&f=false стр. 47
- Поиск в Google по запросу "партонный душ"
- http://www.nikhef.nl/pub/theory/masters-theses/bart_verouden.pdf
- http://www.pa.msu.edu/~huston/tev4lhc/skands.pdf
- http://d-nb.info/1008230227/34
- http://www.rhul.ac.uk/physics/documents/pdf/events/particlephysicsseminars/10-11/ppseminprichardson250511.pdf
- http://dspace.mit.edu/handle/1721.1/62649
- http://www2.ph.ed.ac.uk/particle/Theory/seminars_12/andersen.pdf
- http://rchep.pku.edu.cn/filespath/files/20131202113805.pdf
- http://particle-theory.group.shef.ac.uk/si2008/participant_talks/Latunde-Dada.pdf
- http://www.science.uva.nl/onderwijs/thesis/centraal/files/f935119543.pdf
- http://www.science.uva.nl/onderwijs/thesis/centraal/files/f1299590863.pdf