Hadronización - Hadronization

La hadronización (o hadronización ) es el proceso de formación de hadrones a partir de quarks y gluones . Hay dos ramas principales de la hadronización: la transformación del plasma de quark-gluón (QGP) y la descomposición de la cadena de color en hadrones. La transformación de plasma de quarks-gluones en hadrones se estudia en simulaciones numéricas QCD de celosía , que se exploran en experimentos relativistas de iones pesados . La hadronización del plasma de quarks y gluones se produjo poco después del Big Bang, cuando el plasma de quarks y gluones se enfrió a la temperatura de Hagedorn (alrededor de 150  MeV ) cuando los quarks y gluones libres no pueden existir. Al romper las cuerdas, se forman nuevos hadrones a partir de quarks, antiquarks y, a veces, gluones, creados espontáneamente a partir del vacío .

Hadronización estadística

Una descripción de gran éxito de la hadronización de QGP se basa en la ponderación estadística del espacio de fase según el modelo de Fermi-Pomeranchuk de producción de partículas. Este enfoque se desarrolló, desde 1950, inicialmente como una descripción cualitativa de la producción de partículas que interactúan fuertemente. Originalmente, no pretendía ser una descripción precisa, sino una estimación del espacio de fase del límite superior del rendimiento de partículas. En los años siguientes se descubrieron numerosas resonancias hadrónicas. Rolf Hagedorn postuló el modelo de bootstrap estadístico (SBM) que permite describir las interacciones hadrónicas en términos de pesos de resonancia estadística y el espectro de masas de resonancia. Esto convirtió el modelo cualitativo de Fermi-Pomeranchuk en un modelo de hadronización estadístico preciso para la producción de partículas. Sin embargo, esta propiedad de las interacciones hadrónicas plantea un desafío para el modelo estadístico de hadronización, ya que el rendimiento de las partículas es sensible a los estados de resonancia de hadrones de alta masa no identificados. El modelo estadístico de hadronización se aplicó por primera vez a colisiones relativistas de iones pesados ​​en 1991, lo que condujo al reconocimiento de la primera extraña firma anti-bariónica del plasma de quark-gluón descubierto en el CERN .

Estudios fenomenológicos del modelo de cuerdas y fragmentación

La QCD (Cromodinámica Cuántica) del proceso de hadronización aún no se comprende completamente, pero está modelada y parametrizada en una serie de estudios fenomenológicos, incluido el modelo de cuerdas de Lund y en varios esquemas de aproximación QCD de largo alcance .

El cono estrecho de partículas creado por la hadronización de un solo quark se llama chorro . En los detectores de partículas , se observan chorros en lugar de quarks, cuya existencia debe inferirse. Los modelos y esquemas de aproximación y su hadronización o fragmentación de chorro predicha se han comparado ampliamente con la medición en una serie de experimentos de física de partículas de alta energía, por ejemplo , TASSO , OPAL y H1 .

La hadronización se puede explorar mediante la simulación de Monte Carlo . Después de la lluvia de partículas ha terminado, partons con virtualidades (cuán lejos Shell desactivado las partículas virtuales son) en el orden de la línea de corte escala permanecer. A partir de este punto, el partón se encuentra en el régimen de larga distancia de baja transferencia de momento en el que los efectos no perturbadores cobran importancia. El más dominante de estos efectos es la hadronización, que convierte partones en hadrones observables. No se conoce una teoría exacta para la hadronización, pero hay dos modelos exitosos para la parametrización.

Estos modelos se utilizan en generadores de eventos que simulan eventos de física de partículas. La escala a la que se asignan partones a la hadronización es fijada por el componente de ducha Monte Carlo del generador de eventos. Los modelos de hadronización suelen comenzar en una escala propia predefinida. Esto puede causar un problema importante si no se configura correctamente dentro de Shower Monte Carlo. Las opciones comunes de ducha Monte Carlo son PYTHIA y HERWIG. Cada uno de ellos corresponde a uno de los dos modelos de parametrización.

El quark top no se hadroniza

El quark top , sin embargo, decae a través de la fuerza débil con una vida media de 5 × 10 −25 segundos. A diferencia de todas las demás interacciones débiles, que suelen ser mucho más lentas que las interacciones fuertes, la desintegración débil del quark superior es excepcionalmente más corta que la escala de tiempo en la que actúa la fuerza fuerte de QCD, por lo que un quark superior se desintegra antes de que pueda hadronizar. Por lo tanto, el quark top es casi una partícula libre.

Referencias