Un chorro es un cono estrecho de hadrones y otras partículas producidas por la hadronización de un quark o gluón en un experimento de física de partículas o de iones pesados . Las partículas que llevan una carga de color, como los quarks, no pueden existir en forma libre debido al confinamiento de QCD que solo permite estados incoloros. Cuando un objeto que contiene una carga de color se fragmenta, cada fragmento se lleva parte de la carga de color. Para obedecer al confinamiento, estos fragmentos crean otros objetos coloreados a su alrededor para formar objetos incoloros. El conjunto de estos objetos se llama chorro, ya que todos los fragmentos tienden a viajar en la misma dirección, formando un estrecho "chorro" de partículas. Los chorros se miden en detectores de partículas y se estudian para determinar las propiedades de los quarks originales.
Una definición de chorro incluye un algoritmo de chorro y un esquema de recombinación. [1] El primero define cómo algunas entradas, por ejemplo, partículas u objetos detectores, se agrupan en chorros, mientras que el segundo especifica cómo se asigna un impulso a un chorro. En los experimentos de física de partículas, los chorros generalmente se construyen a partir de grupos de depósitos de energía en el calorímetro detector . Al estudiar procesos simulados, los chorros calorimétricos se pueden reconstruir basándose en una respuesta de detector simulada. Sin embargo, en muestras simuladas, los chorros también se pueden reconstruir directamente a partir de partículas estables que emergen de procesos de fragmentación. Los chorros a nivel de partículas a menudo se denominan chorros de verdad. Un buen algoritmo de chorro generalmente permite obtener conjuntos similares de chorros a diferentes niveles en la evolución del evento. Los algoritmos típicos de reconstrucción de chorro son, por ejemplo, el algoritmo anti- k T , el algoritmo k T , el algoritmo de cono. Un esquema de recombinación típico es el esquema E, o esquema de 4 vectores, en el que el 4 vector de un chorro se define como la suma de 4 vectores de todos sus constituyentes.
En la física relativista de iones pesados, los chorros son importantes porque la dispersión dura que se origina es una sonda natural para la materia QCD creada en la colisión e indica su fase. Cuando la materia de QCD experimenta un cruce de fase en plasma de quark gluón , la pérdida de energía en el medio aumenta significativamente, apagando (reduciendo la intensidad) de manera efectiva el chorro de salida.
Ejemplos de técnicas de análisis de chorros son:
- correlación de chorro
- etiquetado de sabor (p. ej., etiquetado b )
- subestructura de chorro.
El modelo de cuerdas de Lund es un ejemplo de modelo de fragmentación por chorro.
Producción de jet
Los chorros se producen en procesos de dispersión dura QCD, creando quarks o gluones de alto momento transversal, o denominados colectivamente partones en la imagen partónica.
La probabilidad de crear un determinado conjunto de chorros se describe mediante la sección transversal de producción de chorros, que es un promedio de los procesos de quark, antiquark y gluones perturbativos elementales QCD, ponderado por las funciones de distribución de partones . Para el proceso de producción de pares de chorros más frecuente, la dispersión de dos partículas, la sección transversal de producción del chorro en una colisión hadrónica viene dada por
con
- x , Q 2 : fracción de momento longitudinal y transferencia de momento
- : sección transversal de QCD perturbativa para la reacción ij → k
- : función de distribución de partones para encontrar especies de partículas i en el haz a .
Secciones transversales elementales se calculan, por ejemplo, según el orden principal de la teoría de la perturbación en Peskin y Schroeder (1995), sección 17.4. Una revisión de varias parametrizaciones de funciones de distribución de partones y el cálculo en el contexto de los generadores de eventos de Monte Carlo se discute en T. Sjöstrand et al. (2003), sección 7.4.1.
Fragmentación por chorro
Los cálculos de QCD perturbativos pueden tener partones coloreados en el estado final, pero solo los hadrones incoloros que finalmente se producen se observan experimentalmente. Por lo tanto, para describir lo que se observa en un detector como resultado de un proceso dado, todos los partones coloreados salientes deben someterse primero a una lluvia de partones y luego a la combinación de los partones producidos en hadrones. Los términos fragmentación y hadronización a menudo se usan indistintamente en la literatura para describir la radiación QCD suave , la formación de hadrones o ambos procesos juntos.
A medida que el partón que se produjo en una dispersión dura sale de la interacción, la constante de acoplamiento fuerte aumentará con su separación. Esto aumenta la probabilidad de radiación QCD , que es predominantemente de ángulo poco profundo con respecto al partón de origen. Por lo tanto, un partón irradiará gluones, que a su vez irradiarán
q
q
pares y así sucesivamente, con cada parton nuevo casi colineal con su padre. Esto se puede describir convolucionando los espinores con funciones de fragmentación., de manera similar a la evolución de las funciones de densidad de partones. Esto se describe mediante una ecuación de tipo Dokshitzer-Gribov-Lipatov-Altarelli- Parisi ( DGLAP )
La ducha de partón produce partones de energía sucesivamente menor y, por lo tanto, debe salir de la región de validez para la QCD perturbativa . Luego, deben aplicarse modelos fenomenológicos para describir el período de tiempo durante el cual se produce la ducha, y luego la combinación de partones coloreados en estados unidos de hadrones incoloros, lo cual es intrínsecamente no perturbador. Un ejemplo es el modelo de cadenas de Lund , que se implementa en muchos generadores de eventos modernos .
Seguridad infrarroja y colineal
Un algoritmo de chorro es seguro para infrarrojos si produce el mismo conjunto de chorros después de modificar un evento para agregar una radiación suave. De manera similar, un algoritmo de chorro es colineal seguro si el conjunto final de chorros no se cambia después de introducir una división colineal de una de las entradas. Hay varias razones por las que un algoritmo de chorro debe cumplir estos dos requisitos. Experimentalmente, los chorros son útiles si llevan información sobre el partón de semillas. Cuando se produce, se espera que el partón de semillas se someta a una lluvia de partón, que puede incluir una serie de escisiones casi colineales antes de que comience la hadronización. Además, el algoritmo de chorro debe ser robusto cuando se trata de fluctuaciones en la respuesta del detector. Teóricamente, si un algoritmo de chorro no es infrarrojo y colineal seguro, no se puede garantizar que se pueda obtener una sección transversal finita en cualquier orden de teoría de perturbación.
Ver también
Referencias
- ↑ Salam, Gavin P. (1 de junio de 2010). "Hacia la jetografía" . El European Physical Diario C . 67 (3): 637–686. arXiv : 0906.1833 . doi : 10.1140 / epjc / s10052-010-1314-6 . ISSN 1434-6052 .
- Andersson, B .; Gustafson, G .; Ingelman, G .; Sjöstrand, T. (1983). "Fragmentación de partones y dinámica de cuerdas". Informes de física . Elsevier BV. 97 (2-3): 31-145. doi : 10.1016 / 0370-1573 (83) 90080-7 . ISSN 0370-1573 .
- Ellis, Stephen D .; Soper, Davison E. (1 de octubre de 1993). "Algoritmo de chorro de combinación sucesiva para colisiones de hadrones". Physical Review D . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 48 (7): 3160–3166. arXiv : hep-ph / 9305266 . doi : 10.1103 / physrevd.48.3160 . ISSN 0556-2821 .
- M. Gyulassy y col. , "Apagado por chorro y pérdida de energía radiativa en materia nuclear densa", en RC Hwa & X.-N. Wang (eds.), Quark Gluon Plasma 3 (World Scientific, Singapur, 2003).
- JE Huth y col. , en EL Berger (ed.), Proceedings of Research Directions For The Decade: Snowmass 1990 , (World Scientific, Singapur, 1992), 134. (Preimpresión en Fermilab Library Server)
- ME Peskin, DV Schroeder, "Introducción a la teoría cuántica de campos" (Westview, Boulder, CO, 1995) .
- T. Sjöstrand y col. , "Pythia 6.3 Physics and Manual", Informe LU TP 03-38 (2003).
- G. Sterman, "QCD and Jets", Informe YITP-SB-04-59 (2004).
enlaces externos
- El generador de eventos Pythia / Jetset Monte Carlo
- El programa de agrupamiento de jet FastJet