파톤(파티클물리학

Parton (particle physics)

입자물리학에서 파톤 모델은 리차드 파인만이 제안한 양성자와 중성자와 같은 하드론의 모델이다. 고에너지 입자 충돌 시 QCD 공정에서 생성되는 방사선(파트온 샤워)의 폭포와 상호작용 해석에 유용하다.

모델

산란 입자는 용맹성 파톤만 볼 수 있다. 높은 에너지에서 산란 입자들은 바다 파톤도 감지한다.

파톤 샤워는 충돌기 실험에서 공정을 보정하고 해석(따라서 이해)하기 위해 몬테카를로 사건 발생기에서 광범위하게 시뮬레이션된다.[1] 이와 같이 공정에 근사하거나 모의실험하는 알고리즘을 가리키는 데도 이 명칭을 사용한다.

동기

파톤 모델은 1969년 리처드 파인만이 고에너지 하드론 충돌을 분석하는 방법으로 제안한 모델이다.[2] 모든 하드론(예를 들어 양성자)은 "파톤"이라고 불리는 점처럼 생긴 여러 성분의 구성으로 간주될 수 있다. 파톤 모델은 비요르켄과 파쇼스에 의해 전자 프로톤 심층 비탄성 산란에 즉시 적용되었다.[3]

성분 입자

하드론은 "파톤"이라고 불리는 점처럼 생긴 성분들로 구성되어 있다. 이후 비요르켄 스케일링의 실험적 관찰, 쿼크 모델의 검증, 양자 색역학에서의 점증적 자유 확인으로 파톤은 쿼크와 글루온에 매칭되었다. 파톤 모델은 높은 에너지에 대한 정당한 근사치로 남아 있으며, 다른 것들은 수년에 걸쳐 이론을 확장해 왔다.[who?]

가속된 전하가 QED 방사선(사진)을 방출하는 것처럼 가속된 컬러 파톤은 글루온 형태로 QCD 방사선을 방출한다. 충전되지 않은 광자와는 달리, 글루온 자체는 색전하를 띠며, 따라서 더 많은 방사선을 방출할 수 있고, 이로 인해 부분적인 소나기로 이어질 수 있다.[4][5][6]

기준 프레임

참고 항목: DGLAP

하드론은 무한 탄력이 있는 기준 프레임에서 정의된다. 즉 높은 에너지에서의 유효한 근사치. 따라서 시간 확장에 의해 부분운동이 느려지고, 하드론 전하분포는 로렌츠가 계약한 것이므로, 유입되는 입자는 "즉각적이고 일관성 없는" 분산될 것이다.[citation needed]

파톤은 물리적 척도와 관련하여 정의된다(운동량 전달의 역순으로 조사).[clarification needed] 예를 들어, 한 길이 척도의 쿼크 파톤은 더 작은 길이의 파톤을 가진 쿼크 파톤 상태와 더 많은 파톤을 가진 다른 상태와 함께 중첩될 수 있다. 마찬가지로, 한 척도의 글루온 파톤은 글루온 파톤 상태, 글루온 파톤 상태 및 쿼크-앤티마크 파톤 상태 및 기타 멀티파톤 상태로 분해될 수 있다. 이 때문에, 하드론에서 파튼의 수는 실제로 모멘텀 이전과 함께 증가한다.[7] 낮은 에너지(즉, 큰 길이 눈금)에서 바이런은 발란스 파톤(쿼크) 3개를, 중간은 발란스 파톤(쿼크와 골동품 파톤) 2개를 포함한다. 그러나 높은 에너지에서 관측 결과 발란스 파톤 외에 바다 파톤(비밸런스 파톤)도 관찰된다.[8]

역사

파톤 모델은 1969년 리처드 파인만에 의해 제안되었는데, 원래 고에너지 충돌 분석용으로 사용되었다.[2] 비요르켄과 파쇼스에 의해 전자/프로톤 심층 비탄성 산란에 적용되었다.[3] 이후 비요르켄 스케일링의 실험적 관찰, 쿼크 모델의 검증, 양자 색역학에서의 점증적 자유 확인으로 파톤은 쿼크와 글루온에 매칭되었다. 파톤 모델은 높은 에너지에 대한 정당한 근사치로 남아 있으며, 다른 것들은 수년에[how?] 걸쳐 이론을 확장해 왔다.

파톤은 이제 쿼크와 글루온으로 더 흔히 언급되는 동일한 물체를 묘사한다고 인식되었다[when?]. 파튼과 간접적으로 관련된 특성 및 물리적 이론에 대한 보다 자세한 설명은 쿼크 아래에서 찾을 수 있다.

파톤 분포 함수

CTEQ6 Parton 분포는 MS reonormalization scheme에서 기능하며 Q = 2 GeV는 글루온(빨간색), 위(녹색), 아래(파란색), 이상한(보랏빛) 쿼크에서 기능한다. 표시된 것은 종방향 운동량분수 x와 분포함수 f 대 x의 산물이다.

소위 콜린어 인자화 내의 Parton 분포 함수(PDF)는 분해능 Q에서2 특정 종방향 모멘텀 비율 x를 가진 입자를 찾기 위한 확률 밀도로 정의된다. 자유 입자로 관측할 수 없는 파톤 고유의 비주전적 특성 때문에, 파톤 밀도는 섭동적 QCD를 사용하여 계산할 수 없다. 그러나 QCD 내에서는 외부 탐침에서 제공하는 분해능 척도에 따른 부품 밀도 변화를 연구할 수 있다. 그러한 척도는 예를 들어 가상성 Q를2 가진 가상 광자 또는 제트기에 의해 제공된다. 이 척도는 가상 광자 또는 제트기의 에너지와 모멘텀으로 계산할 수 있다. 모멘텀과 에너지가 클수록 분해능 스케일이 작아진다. 이는 하이젠베르크의 불확실성 원리의 결과물이다. 분해능 척도에 따른 부품 밀도의 변화는 실험과 잘 일치하는 것으로 밝혀졌다.[9] 이것은 QCD의 중요한 시험이다.

부품 분포 함수는 실험 데이터에 관측 자료를 적합시켜 얻는다. 관측 자료는 섭동적 QCD를 사용하여 계산할 수 없다. 최근에는 대모멘텀 유효장 이론을 이용해 격자 QCD로 직접 계산할 수 있는 것으로 나타났다.[10][11]

실험적으로 결정된 부품 분배 기능은 전 세계 다양한 그룹에서 사용할 수 있다. 분극화되지 않은 주요 데이터 세트는 다음과 같다.

  • ABM by S. 알렉힌, J. 블루멜린, S. 모흐
  • CTEQ, CTEQ 협업의 CTEQ
  • GRV/GJR, M에서. 글뤼크, P. 히메네즈-델가도, E. 레야, A. 보그트
  • H1별 HERA PDF, 독일 Elektronen-Synchrotron 센터(DESY)의 공동 작업
  • MSHT/MRST/MSTW/MMHT, A. D. 마틴, R. G. 로버츠, W. J. 스털링, R. S. 소른과 공동작업자
  • NNPDF, NNPDF 공동 작업

LHAPDF 라이브러리는 모든 주요 PDF 세트에 통합되고 사용이 간편한 Fortran/C++ 인터페이스를 제공한다.

일반화된 부품 분포(GPDs)는 부품 분포를 부품의 횡방향 운동량 및 스핀과 같은 더 많은 변수의 함수로 표현함으로써 하드론 구조를 보다 잘 이해하기 위한 보다 최근의 접근법이다.[13] 그것들은 양자의 스핀 구조를 연구하는데 사용될 수 있으며, 특히 지섬 규칙은 쿼크와 글루온에 의해 전달되는 각운동량과 GPD의 적분을 연관시킨다.[14] 초기 이름에는 "비전향", "비대각형" 또는 "스케일드" 부분 분포가 포함되었다. 그것들은 심층 가상 콤프턴 산란과 같이 최종 상태에서 모든 입자가 감지되는 새로운 종류의 배타적 과정을 통해 접근된다.[15] 일반 부품 분포 함수는 일반 부품 분포에서 추가 변수를 0(전방 한계)으로 설정하여 복구한다. 다른 규칙은 전기 폼 팩터, 자기 폼 팩터 또는 에너지-모멘텀 텐서와 관련된 폼 팩터도 GPD에 포함한다는 것을 보여준다. 하드론 내부 파톤의 전체 3차원 영상도 GPD에서 얻을 수 있다.[16]

시뮬레이션

파톤 샤워 시뮬레이션은 입자 상호작용의 자동 계산이나 붕괴 또는 사건 발생기에 사용되며, 특히 LHC 현상학에서 중요한데, 이 현상들은 주로 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 탐구된다. 파톤이 해드론화에 주어지는 척도는 샤워 몬테카를로 프로그램에 의해 고정된다. 샤워 몬테 카를로의 일반적인 선택은 피디아와 허윅이다.[17][18]

참고 항목

참조

  1. ^ 데이비슨 E. Soper, parton shows의 물리학. 2013년 11월 17일에 액세스.
  2. ^ a b Feynman, R. P. (1969). "The Behavior of Hadron Collisions at Extreme Energies". High Energy Collisions: Third International Conference at Stony Brook, N.Y. Gordon & Breach. pp. 237–249. ISBN 978-0-677-13950-0.
  3. ^ a b Bjorken, J.; Paschos, E. (1969). "Inelastic Electron-Proton and γ-Proton Scattering and the Structure of the Nucleon". Physical Review. 185 (5): 1975–1982. Bibcode:1969PhRv..185.1975B. doi:10.1103/PhysRev.185.1975.
  4. ^ 브라이언 웨버(2011년). 파톤 샤워 몬테카를로 이벤트 생성기 스콜라페디아, 6(12):10662, 개정 #128236.
  5. ^ *파톤 샤워 몬테카를로 이벤트 생성기 Mike Symour, MC4LHC EU Networks' Training Event 2009년 5월 4일~8일.
  6. ^ *충돌기 실험에서의 심미학 5부: MC 발전기 웨이백 머신에 2012-07-03 보관, 프랭크 크라우스. HEP 여름 학교 31.8.12.9.28, RAL.
  7. ^ G. Altarelli and G. Parisi (1977). "Asymptotic Freedom in Parton Language". Nuclear Physics. B126 (2): 298–318. Bibcode:1977NuPhB.126..298A. doi:10.1016/0550-3213(77)90384-4.
  8. ^ Drell, S.D.; Yan, T.-M. (1970). "Massive Lepton-Pair Production in Hadron-Hadron Collisions at High Energies". Physical Review Letters. 25 (5): 316–320. Bibcode:1970PhRvL..25..316D. doi:10.1103/PhysRevLett.25.316. OSTI 1444835. S2CID 16827178.
    그리고 에라타 인 : CS1 maint: 제목 없는 정기 간행물 (링크)
  9. ^ PDG: 아스케나우어, 쏘른, 요시다, (2019년) "구조 기능" 온라인.
  10. ^ Ji, Xiangdong (2013-06-26). "Parton Physics on a Euclidean Lattice". Physical Review Letters. 110 (26): 262002. arXiv:1305.1539. Bibcode:2013PhRvL.110z2002J. doi:10.1103/PhysRevLett.110.262002. PMID 23848864. S2CID 27248761.
  11. ^ Ji, Xiangdong (2014-05-07). "Parton physics from large-momentum effective field theory". Science China Physics, Mechanics & Astronomy. 57 (7): 1407–1412. arXiv:1404.6680. Bibcode:2014SCPMA..57.1407J. doi:10.1007/s11433-014-5492-3. ISSN 1674-7348. S2CID 119208297.
  12. ^ Whalley, M. R.; Bourilkov, D; Group, R. C. (2005). "The Les Houches accord PDFs (LHAPDF) and LHAGLUE". arXiv:hep-ph/0508110.
  13. ^ DJE Callaway; SD Ellis (1984). "Spin structure of the nucleon". Phys. Rev. D. 29 (3): 567–569. Bibcode:1984PhRvD..29..567C. doi:10.1103/PhysRevD.29.567. S2CID 15798912.
  14. ^ Ji, Xiangdong (1997-01-27). "Gauge-Invariant Decomposition of Nucleon Spin". Physical Review Letters. 78 (4): 610–613. arXiv:hep-ph/9603249. Bibcode:1997PhRvL..78..610J. doi:10.1103/PhysRevLett.78.610. S2CID 15573151.
  15. ^ Ji, Xiangdong (1997-06-01). "Deeply virtual Compton scattering". Physical Review D. 55 (11): 7114–7125. arXiv:hep-ph/9609381. Bibcode:1997PhRvD..55.7114J. doi:10.1103/PhysRevD.55.7114. S2CID 1975588.
  16. ^ Belitsky, A. V.; Radyushkin, A. V. (2005). "Unraveling hadron structure with generalized parton distributions". Physics Reports. 418 (1–6): 1–387. arXiv:hep-ph/0504030. Bibcode:2005PhR...418....1B. doi:10.1016/j.physrep.2005.06.002. S2CID 119469719.
  17. ^ Johan Alwall, 충돌기 이벤트 전체 시뮬레이션, 페이지 33. NTU 매드그래프 학교, 2012년 5월 25~27일.
  18. ^ M 모레티.LHC에서의 이벤트 강조: Hadronic Colliders에서의 물리학 시뮬레이션을 위한 Parton Showers 및 Matrix Element 도구, 2006년 19. 28/11. 페이지.

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추가 읽기

외부 링크