Adronizzazione - Hadronization

L'adronizzazione (o adronizzazione ) è il processo di formazione di adroni da quark e gluoni . Esistono due rami principali dell'adronizzazione: la trasformazione del plasma quark-gluone (QGP) e il decadimento delle stringhe di colore in adroni. La trasformazione del plasma di quark-gluone in adroni è studiata in simulazioni numeriche QCD reticolari , che vengono esplorate in esperimenti relativistici di ioni pesanti . L'adronizzazione del plasma quark-gluone si è verificata poco dopo il Big Bang, quando il plasma quark-gluone si è raffreddato fino alla temperatura di Hagedorn (circa 150  MeV ) quando i quark e i gluoni liberi non possono esistere. Nella rottura delle stringhe si formano nuovi adroni da quark, antiquark e talvolta gluoni, creati spontaneamente dal vuoto .

Adronizzazione statistica

Una descrizione di grande successo dell'adronizzazione QGP si basa sulla ponderazione statistica dello spazio di fase secondo il modello di produzione di particelle di Fermi-Pomeranchuk. Questo approccio è stato sviluppato, dal 1950, inizialmente come descrizione qualitativa della produzione di particelle fortemente interagenti. Inizialmente non doveva essere una descrizione accurata, ma una stima nello spazio delle fasi del limite superiore alla resa delle particelle. Negli anni successivi furono scoperte numerose risonanze adroniche. Rolf Hagedorn ha postulato il modello bootstrap statistico (SBM) che consente di descrivere le interazioni adroniche in termini di pesi di risonanza statistici e spettro di massa di risonanza. Questo ha trasformato il modello qualitativo di Fermi-Pomeranchuk in un preciso modello statistico di adronizzazione per la produzione di particelle. Tuttavia, questa proprietà delle interazioni adroniche rappresenta una sfida per il modello di adronizzazione statistica poiché la resa delle particelle è sensibile agli stati di risonanza adronica di massa elevata non identificati. Il modello di adronizzazione statistica è stato applicato per la prima volta alle collisioni relativistiche di ioni pesanti nel 1991, il che ha portato al riconoscimento della prima strana firma antibarionica del plasma di quark-gluone scoperta al CERN .

Studi fenomenologici del modello e della frammentazione delle stringhe

I QCD (Quantum Chromodynamics) del processo di adronizzazione non sono ancora completamente compresi, ma sono modellati e parametrizzati in una serie di studi fenomenologici, incluso il modello di stringa di Lund e in vari schemi di approssimazione QCD a lungo raggio .

Lo stretto cono di particelle creato dall'adronizzazione di un singolo quark è chiamato getto . Nei rivelatori di particelle , si osservano getti piuttosto che quark, la cui esistenza deve essere dedotta. I modelli e gli schemi di approssimazione e la loro adronizzazione del getto prevista, o frammentazione , sono stati ampiamente confrontati con la misurazione in una serie di esperimenti di fisica delle particelle ad alta energia, ad esempio TASSO , OPAL e H1 .

L'adronizzazione può essere esplorata utilizzando la simulazione Monte Carlo . Dopo che la pioggia di particelle è terminata, rimangono le parti con virtualità (quanto sono lontane dal guscio le particelle virtuali ) dell'ordine della scala di cut-off. Da questo punto in poi, il parton si trova nel regime a basso trasferimento di quantità di moto, a lunga distanza in cui gli effetti non perturbativi diventano importanti. Il più dominante di questi effetti è l'adronizzazione, che converte i partoni in adroni osservabili. Non è nota alcuna teoria esatta per l'adronizzazione, ma esistono due modelli di successo per la parametrizzazione.

Questi modelli vengono utilizzati all'interno di generatori di eventi che simulano eventi di fisica delle particelle. La scala a cui partoni sono date al adronizzazione è fissato dalla doccia componente di Monte Carlo del generatore di eventi. I modelli di adronizzazione in genere iniziano a una scala predefinita. Ciò può causare problemi significativi se non impostato correttamente all'interno di Shower Monte Carlo. Le scelte comuni della doccia Monte Carlo sono PYTHIA e HERWIG. Ciascuno di questi corrisponde a uno dei due modelli di parametrizzazione.

Il quark top non adronizza

Il quark superiore , tuttavia, decade tramite la forza debole con una durata media di 5 × 10 −25 secondi. A differenza di tutte le altre interazioni deboli che in genere sono molto più lente delle interazioni forti, il decadimento debole del quark superiore è unicamente più breve della scala temporale in cui agisce la forza forte della QCD, quindi un quark superiore decade prima di poter adronizzare. Il quark top è quindi quasi una particella libera.

Riferimenti