Jet (parçacık fiziği) - Jet (particle physics)

En kuark partikül yörüngelerinin kolime koleksiyonları ve diğer olarak görünür jetleri bozunmaksızın ve anti üst kuark çifti, fermiyonlar içinde CDF detektör Tevatron .

Bir püskürtme dar bir koni hadronların tarafından üretilen diğer partiküllerin hadronlaşma a kuark veya Gluon bir de parçacık fiziği veya ağır iyon deney. Kuarklar gibi bir renk yükü taşıyan parçacıklar, yalnızca renksiz durumlara izin veren QCD hapsi nedeniyle serbest biçimde var olamazlar . Renk yükü parçaları içeren bir nesne, her bir parça renk yükünün bir kısmını taşır. Hapsedilmeye uymak için, bu parçalar etraflarında başka renkli nesneler oluşturarak renksiz nesneler oluştururlar. Parçacıkların hepsi aynı yönde hareket etme eğiliminde olduğundan ve dar bir parçacık "jeti" oluşturduğundan, bu nesnelerin topluluğuna jet denir. Jetler parçacık dedektörlerinde ölçülür ve orijinal kuarkların özelliklerini belirlemek için incelenir.

Bir jet tanımı, bir jet algoritması ve bir yeniden birleştirme şeması içerir. İlki, örneğin parçacıklar veya dedektör nesneleri gibi bazı girdilerin jetler halinde nasıl gruplandığını tanımlarken, ikincisi bir jete nasıl bir momentum atandığını belirtir. Örneğin, jetler itme ile karakterize edilebilir . Jet yönü (jet ekseni) itme ekseni olarak tanımlanabilir . Parçacık fiziği deneylerinde, jetler genellikle dedektör kalorimetresindeki enerji birikim kümelerinden oluşturulur . Simüle edilmiş süreçleri incelerken, kalorimetre jetleri, simüle edilmiş bir dedektör yanıtına dayalı olarak yeniden yapılandırılabilir. Bununla birlikte, simüle edilmiş numunelerde jetler, parçalanma işlemlerinden çıkan kararlı parçacıklardan doğrudan yeniden oluşturulabilir. Parçacık düzeyinde jetler genellikle doğruluk jetleri olarak adlandırılır. İyi bir jet algoritması genellikle olay evriminde farklı seviyelerde benzer jet setlerinin elde edilmesini sağlar. Tipik jet yeniden yapılandırma algoritmaları, örneğin, anti- k _T algoritması, k _T algoritması, koni algoritmasıdır. Tipik bir yeniden birleştirme şeması, bir jetin 4 vektörünün tüm bileşenlerinin 4 vektörünün toplamı olarak tanımlandığı E-şeması veya 4 vektör şemasıdır.

Göreceli ağır iyon fiziğinde jetler önemlidir, çünkü ortaya çıkan sert saçılma, çarpışmada yaratılan QCD maddesi için doğal bir sondadır ve fazını gösterir. QCD maddesi kuark gluon plazmasına bir faz geçişine maruz kaldığında , ortamdaki enerji kaybı önemli ölçüde büyür ve giden jeti etkin bir şekilde söndürür (yoğunluğunu azaltır).

Jet analizi tekniklerine örnekler:

• jet korelasyonu
• aroma etiketleme (örneğin, b-etiketleme )
• jet altyapısı

Lund dize modeli bir jet parçalanma modelinin bir örneğidir.

Jet üretimi

Jetler, yüksek enine momentumlu kuarklar veya gluonlar yaratarak veya toplu olarak partonik resimde partonlar olarak adlandırılan QCD sert saçılma süreçlerinde üretilir .

Belirli bir jet seti oluşturma olasılığı, parton dağılım fonksiyonları tarafından ağırlıklandırılmış temel pertürbatif QCD kuark, antikuark ve gluon işlemlerinin ortalaması olan jet üretim kesiti ile tanımlanır . En sık görülen jet çifti üretim süreci için, iki parçacık saçılması, hadronik çarpışmada jet üretim kesiti şu şekilde verilir:

${\displaystyle \sigma _{ij\rightarrow k}=\sum _{i,j}\int dx_{1}dx_{2}d{\hat {t}}f_{i}^{1}(x_{ 1},Q^{2})f_{j}^{2}(x_{2},Q^{2}){\frac {d{\hat {\sigma }}_{ij\rightarrow k}} {d{\hat {t}}}},}$

ile birlikte

• x , Q ² : boyuna momentum kesri ve momentum transferi
• ${\displaystyle {\hat {\sigma }}_{ij\rightarrow k}}$: ij  →  k reaksiyonu için pertürbatif QCD kesiti
• ${\displaystyle f_{i}^{a}(x,Q^{2})}$: a ışınındaki i parçacık türlerini bulmak için parton dağılım fonksiyonu .

Temel kesitler , örneğin Peskin & Schroeder (1995), bölüm 17.4'teki pertürbasyon teorisinin önde gelen sırasına göre hesaplanır. Parton dağılım fonksiyonlarının çeşitli parametreleştirmelerinin bir incelemesi ve Monte Carlo olay oluşturucuları bağlamında hesaplama, T. Sjöstrand et al. (2003), bölüm 7.4.1. ${\displaystyle {\hat {\sigma }}}$

Jet parçalanması

Pertürbatif QCD hesaplamaları, son durumda renkli partonlara sahip olabilir, ancak yalnızca nihai olarak üretilen renksiz hadronlar deneysel olarak gözlemlenir. Bu nedenle, belirli bir işlemin sonucu olarak bir dedektörde gözlemlenenleri tanımlamak için, giden tüm renkli partonların önce parton duşundan geçmesi ve ardından üretilen partonların hadronlar halinde birleştirilmesi gerekir. Parçalanma ve hadronizasyon terimleri , yumuşak QCD radyasyonunu, hadronların oluşumunu veya her iki işlemi birlikte tanımlamak için literatürde sıklıkla birbirinin yerine kullanılır .

Sert bir saçılımda üretilen parton etkileşimden çıktıkça, ayrılmasıyla birlikte güçlü eşleşme sabiti artacaktır. Bu , kaynak partona göre ağırlıklı olarak sığ açılı olan QCD radyasyonu olasılığını artırır . Böylece, bir parton gluonları yayar, bu da sırayla yayar.
Q

Q
çiftler vb., her yeni parton ebeveyni ile neredeyse aynı çizgidedir. Bu, parton yoğunluk fonksiyonlarının evrimine benzer bir şekilde, parçalanma fonksiyonlarına sahip spinorların kıvrılmasıyla açıklanabilir . Bu tarafından açıklanmıştır Dokshitzer  [ de ] - Gribov - Lipatov - Altarelli - Parisi ( DGLAP ) tipi denklem ${\displaystyle P_{ji}\!\sol({\frac {x}{z}},Q^{2}\sağ)}$

${\displaystyle {\frac {\partial }{\partial \ln Q^{2}}}D_{i}^{h}(x,Q^{2})=\sum _{j}\int _{ x}^{1}{\frac {dz}{z}}{\frac {\alpha _{S}}{4\pi }}P_{ji}\!\left({\frac {x}{z) }},Q^{2}\sağ)D_{j}^{h}(z,Q^{2})}$

Parton duşu, art arda daha düşük enerjili partonlar üretir ve bu nedenle, pertürbatif QCD için geçerlilik bölgesinden çıkmalıdır . Daha sonra, duşun meydana geldiği zamanın uzunluğunu ve daha sonra, doğal olarak pertürbatif olmayan, renksiz hadronların bağlı durumlarında renkli partonların kombinasyonunu tanımlamak için fenomenolojik modeller uygulanmalıdır. Bir örnek , birçok modern olay oluşturucuda uygulanan Lund String Modelidir .

Kızılötesi ve doğrusal güvenlik

Bir jet algoritması, bir olayı yumuşak bir radyasyon eklemek için değiştirdikten sonra aynı jet setini veriyorsa kızılötesi güvenlidir. Benzer şekilde, bir jet algoritması, girdilerden birinin doğrusal bir şekilde bölünmesini sağladıktan sonra son jet seti değiştirilmezse, eşdoğrusal olarak güvenlidir. Bir jet algoritmasının bu iki gereksinimi karşılaması için birkaç neden vardır. Deneysel olarak jetler, tohum partonu hakkında bilgi taşıyorlarsa faydalıdır. Üretildiğinde, tohum partonunun, hadronizasyon başlamadan önce bir dizi neredeyse eşdoğrusal bölünme içerebilen bir parton duşundan geçmesi beklenir. Ayrıca, dedektör yanıtındaki dalgalanmalar söz konusu olduğunda jet algoritması sağlam olmalıdır. Teorik olarak, eğer bir jet algoritması kızılötesi ve eşdoğrusal güvenli değilse, herhangi bir pertürbasyon teorisi mertebesinde sonlu bir kesitin elde edilebileceği garanti edilemez.

Ayrıca bakınız

• Dijet etkinliği

Referanslar

• Anderson, B.; Gustafson, G.; Ingelman, G.; Sjöstrand, T. (1983). "Parton parçalanması ve dize dinamiği". Fizik Raporları . Elsevier BV. 97 (2–3): 31–145. doi : 10.1016/0370-1573(83)90080-7 . ISSN  0370-1573 .
• Ellis, Stephen D.; Soper, Davison E. (1993-10-01). "Hadron çarpışmaları için ardışık kombinasyon jet algoritması". Fiziksel İnceleme D . Amerikan Fizik Derneği (APS). 48 (7): 3160–3166. arXiv : hep-ph/9305266 . doi : 10.1103/physrevd.48.3160 . ISSN  0556-2821 .
• M. Gyulassy ve ark. , "Yoğun Nükleer Maddede Jet Söndürme ve Işınımsal Enerji Kaybı", RC Hwa & X.-N. Wang (ed.), Quark Gluon Plasma 3 (World Scientific, Singapur, 2003).
• JE Huth et al. , içinde EL Berger (ed.), Proceedings of Research Direction For The Decade: Snowmass 1990 , (World Scientific, Singapur, 1992), 134. (Fermilab Library Server'da Ön Baskı)
• ME Peskin, DV Schroeder, "Kuantum Alan Teorisine Giriş" (Westview, Boulder, CO, 1995) .
• T. Sjöstrand ve ark. , "Pythia 6.3 Fizik ve El Kitabı", Rapor LU TP 03-38 (2003).
• G. Sterman, "QCD ve Jetler", Rapor YITP-SB-04-59 (2004).

Dış bağlantılar

• Pythia/Jetset Monte Carlo olay oluşturucu
• FASTJET püskürtme kümelenme programı