El proceso de Drell-Yan ocurre en la dispersión de hadrones - hadrones de alta energía . Tiene lugar cuando un quark de un hadrón y un antiquark de otro hadrón se aniquilan, creando un fotón virtual o bosón Z que luego se desintegra en un par de leptones con carga opuesta . Es importante destacar que la energía del par quark-antiquark en colisión puede transformarse casi por completo en la masa de nuevas partículas. Este proceso fue sugerido por primera vez por Sidney Drell y Tung-Mow Yan en 1970 [1] para describir la producción de leptón - antileptónpares en colisiones de hadrones de alta energía. Experimentalmente, este proceso fue observado por primera vez por JH Christenson et al. [2] en colisiones protón-uranio en el Sincrotrón de gradiente alterno .
Descripción general
El proceso de Drell-Yan se estudia tanto en experimentos con objetivos fijos como con colisionadores. Proporciona información valiosa sobre las funciones de distribución de partones (PDF) que describen la forma en que el impulso de un nucleón de alta energía entrante se divide entre sus partones constituyentes. Estos PDF son ingredientes básicos para calcular esencialmente todos los procesos en colisionadores de hadrones. Aunque los PDF deberían poder derivarse en principio, el desconocimiento actual de algunos aspectos de la fuerza fuerte lo impide. En cambio, las formas de los PDF se deducen de datos experimentales.
Proceso de Drell-Yan y dispersión inelástica profunda
Los PDF se determinan utilizando los datos mundiales de la dispersión inelástica profunda , el proceso Drell-Yan, etc. El proceso Drell-Yan está estrechamente relacionado con la dispersión inelástica profunda; el diagrama de Feynman del proceso de Drell-Yan se obtiene si el diagrama de Feynman de dispersión inelástica profunda se gira 90 °. Un fotón virtual similar al tiempo o un bosón Z se produce en el canal s en el proceso de Drell-Yan, mientras que un fotón virtual similar al espacio o un bosón Z se produce en el canal t en la dispersión inelástica profunda.
Sensibilidad a la asimetría del sabor de los quarks marinos ligeros en el protón
Se había creído ingenuamente que el mar de quarks en el protón estaba formado por procesos de cromodinámica cuántica (QCD) que no discriminaban entre quarks ascendentes y descendentes. Sin embargo, los resultados de la dispersión inelástica profunda de los muones de alta energía en un protón y un deuterón objetivos por CERN-NMC [3] [4] mostraron que hay más d 's que u ' s en el protón. La suma de Gottfried medida por NMC fue 0.235 ± 0.026, que es significativamente menor que el valor esperado de 1/3. Esto significa que d ( x ) - u ( x ) integrado sobre Bjorken x de 0 a 1.0 es 0.147 ± 0.039, lo que indica una asimetría de sabor en el mar de protones. Las mediciones recientes que utilizan la dispersión Drell-Yan sondearon la asimetría de sabor del protón. [5] [6] [7] Al orden principal en la constante de acoplamiento de interacción fuerte, α s , la relación de la sección transversal de Drell-Yan de un haz de protones en un objetivo de deuterio a un haz de protones en un objetivo de protones está dada por
dónde y son las distribuciones de quark anti-down y anti-up en el mar de protones y es el Bjorken-variable de escala (la fracción de momento del quark objetivo en el modelo parton ). [5]
Producción de bosón Z
La producción de bosones Z a través del proceso de Drell-Yan brinda la oportunidad de estudiar los acoplamientos del bosón Z a los quarks . El principal observable es la asimetría hacia adelante y hacia atrás en la distribución angular de los dos leptones en su marco de centro de masa .
Si existen bosones gauge neutros más pesados (ver bosón Z ' ), podrían descubrirse como un pico en el espectro de masas invariante del dileptón de la misma manera que aparece el bosón Z estándar en virtud del proceso de Drell-Yan.
El proceso de Drell-Yan y el evento subyacente
A pesar de que los procesos de QCD de alta energía son accesibles a través de la teoría de la perturbación, los efectos de baja energía como la hadronización solo se entienden desde una perspectiva fenomenológica. Dado que los bosones Z no pueden transportar cargas de color, las propiedades del evento subyacente se pueden estudiar de manera efectiva en selecciones de Drell-Yaneventos, donde los candidatos Z y sus productos de desintegración se ignoran. [8] Lo que queda es el evento subyacente puro, insensible a la física del duro proceso Drell-Yan. Otros procesos pueden sufrir problemas de identificación errónea, ya que también pueden producir chorros hadrónicos en el proceso difícil.
Ver también
Referencias
- ^ Drell, SD; Yan, T.-M. (1970). "Producción masiva de pares de leptones en colisiones Hadron-Hadron en altas energías". Cartas de revisión física . 25 (5): 316–320. Código Bibliográfico : 1970PhRvL..25..316D . doi : 10.1103 / PhysRevLett.25.316 . OSTI 1444835 . S2CID 16827178 .
- Y errata en Drell, SD; Yan, T.-M. (1970). Cartas de revisión física . 25 (13): 902. Código Bibliográfico : 1970PhRvL..25..902D . doi : 10.1103 / PhysRevLett.25.902.2 . OSTI 1444835 .CS1 maint: publicación periódica sin título ( enlace )
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