Zdarzenie trójdżetowe

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Zdarzenie trójdżetowe – w fizyce cząstek elementarnych jest zdarzeniem, w rezultacie którego powstają cząstki skupione w trzech dżetach (strugach).

Pojedynczy dżet zawiera cząstki poruszające się w zbliżonym kierunku. Można narysować trzy stożki wychodzące z miejsca zdarzenia, odpowiadające poszczególnym dżetom, w ten sposób, że każda z wynikowych cząstek będzie się znajdowała w którymś ze stożków. Zdarzenia te są obecnie najbardziej bezpośrednimi dowodami na istnienie gluonów. Zostały po raz pierwszy zaobserwowane w eksperymencie TASSO, przeprowadzonym w akceleratorze PETRA w laboratorium DESY[1].

Ponieważ dżety powstają zwykle podczas hadronizacji kwarków, a kwarki powstają tylko w parach, potrzebna jest dodatkowa cząstka do wyjaśnienia nieparzystej liczby dżetów. Chromodynamika kwantowa twierdzi, że cząstką taką jest w szczególności energetyczny gluon, wypromieniowany przez jeden z kwarków.

Szczególnie frapującą właściwością zdarzeń trójdżetowych, zaobserwowanych w DESY i szczegółowo przeanalizowanych eksperymentalnie w zderzaczu LEP, jest ich spójność z modelem strunowym z Lund. Model ten zakłada, że „struny” niskoenergetycznych gluonów formują się najmocniej pomiędzy kwarkami a wysokoenergetycznymi gluonami oraz że przerwanie takiej struny w nową parę kwark-antykwark (część procesu hadronizacji) skutkuje powstawaniem „zbłąkanych” hadronów pomiędzy dżetami (w tej samej płaszczyźnie). Ponieważ oddziaływanie kwark-gluon jest silniejsze od oddziaływań kwark-kwark, hadrony takie powinno się obserwować najrzadziej pomiędzy dżetami dwóch kwarków. W rezultacie model przewiduje, że zbłąkane hadrony nie pojawią się pomiędzy tymi dwoma dżetami, ale pomiędzy każdym z nich i trzecim. Dokładnie takie zjawisko zaobserwowano.

W ramach testu fizycy rozważyli zdarzenie z fotonem powstającym w podobnym procesie. W tym przypadku oddziaływanie kwark-kwark jest jedynym oddziaływaniem silnym, więc „struny” tworzą się pomiędzy kwarkami, a zbłąkane hadrony występują pomiędzy ich dżetami. Owa różnica między zdarzeniami trójdżetowym a dwudżetowym z energetycznym fotonem, z których wynikają unikalne właściwości z powodu oddziaływań silnych, może być wyjaśniona tylko przez istnienie nowej cząstki w tamtym dżecie, będącej gluonem.

Schemat rozumowania przedstawiony jest poniżej. Rysunki te nie są diagramami Feynmana, są dwuwymiarowymi „migawkami” zdarzenia.

Kąt Ellisa-Kalinera[edytuj | edytuj kod]

Kąt Ellisa-Kalinera to kąt kinematyczny pomiędzy najbardziej energetycznymi dżetami w zdarzeniu trójdżetowym[2]. Kąt ten nie jest mierzony w laboratoryjnym układzie odniesienia, lecz w układzie pchniętym wzdłuż energii najbardziej energetycznego dżetu, tak więc dwa pozostałe dżety pozostają z tyłu. Mierząc rozkład kąta Ellisa-Kalinera w elektronowo-pozytronowym pierścieniu PETRA w DESY, fizycy ustalili, że gluony mają spin raczej jednostkowy, niż zerowy czy dwójkowy[3][4]. Dalsze eksperymenty w akceleratorze pierścieniowym LEP w CERN potwierdziły te wyniki[5].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. R. Brandelik et al. (TASSO collaboration). Evidence for Planar Events in e+e- Annihilation at High Energies. „Phys. Lett. B”. 86, s. 243–249, 1979. doi:10.1016/0370-2693(79)90830-X. Bibcode1979PhLB...86..243B. 
  2. J. Ellis, I. Karliner. Measuring the spin of the gluon in e+e annihilation. „Nuclear Physics B”. 148, s. 141, 1979. doi:10.1016/0550-3213(79)90019-1. Bibcode1979NuPhB.148..141E. 
  3. R. Brandelik et al. (TASSO Collaboration). Evidence for a spin-1 gluon in three-jet events. . 97, s. 453, 1980. doi:10.1016/0370-2693(80)90639-5. Bibcode1980PhLB...97..453B. 
  4. C. Berger et al. (PLUTO Collaboration). A study of multi-jet events in e+e annihilation. „Physics Letters B”. 97, s. 459, 1980. doi:10.1016/0370-2693(80)90640-1. Bibcode1980PhLB...97..459B. 
  5. G. Alexander et al. (OPAL Collaboration). Measurement of Three-Jet Distributions Sensitive to the Gluon Spin in e+eAnnihilations at √s = 91 GeV. „Zeitschrift für Physik C”. 4. 52, 1991. doi:10.1007/BF01562326. Bibcode1991ZPhyC..52..543A. 

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]