3제트 이벤트

입자물리학에서 3제트 사건은 최종 상태의 많은 입자가 3제트로 군집되는 것으로 보이는 사건이다.단일 제트기는 거의 같은 방향으로 날아가는 입자로 이루어져 있다.하나는 상호작용 지점에서 제트에 해당하는 세 개의 원뿔을 그릴 수 있으며, 반응에서 생성되는 대부분의 입자는 이러한 원뿔 중 하나에 속하는 것으로 보일 것이다.이 사건들은 현재 글루온의 존재에 대해 가장 직접적으로 이용 가능한 증거로서, DESY 실험실의 PETRA 가속기에서 TASSO 실험에 의해 처음으로 관찰되었다.^[1]

제트는 보통 쿼크가 해드론화 될 때 생산되고 쿼크는 쌍으로만 생산되기 때문에, 홀수 수의 제트가 포함된 사건을 설명하기 위해 추가 입자가 필요하다.양자 색역학에서는 이 입자가 쿼크에 의해 방사되는 특히 정력적인 글루온이라는 것을 나타내는데, 쿼크는 쿼크에 의해 많이 변한다.

DESY에서 처음 관찰되고 LEP 충돌기에서 실험에 의해 매우 상세하게 연구된 이들 사건의 특히 눈에 띄는 특징은 룬드 문자열 모델과의 일관성이다.모델은 저에너지 글루온의 "스트링"이 쿼크와 고에너지 글루온 사이에서 가장 강하게 형성될 것이며, 이러한 문자열을 새로운 쿼크-항상성 쌍(해드론화 과정의 일부)으로 "브레이" 하드가 제트 사이에 (그리고 동일한 평면에서) 어떤 "스트레이" 하드로 형성될 것임을 나타낸다.쿼크-글루온 상호작용은 쿼크-쿼크 상호작용보다 강하기 때문에, 그러한 하드론은 두 쿼크 제트 사이에서 훨씬 덜 자주 관찰될 것이다.그 결과, 모델은 떠돌이 하드론이 제트기 두 대 사이에 나타나는 것이 아니라 각각과 세 번째 사이에 나타날 것이라고 예측한다.이것은 정확히 관찰되는 것이다.

견제로서 물리학자들은 유사한 과정에서 생성된 광자를 가진 사건도 고려했다.이 경우 쿼크와 쿼크의 상호작용만이 유일한 강력한 상호작용이므로, 두 쿼크 사이에 "끈"이 형성되고, 이제 해당 제트기 사이에 떠돌이 하드론이 나타난다.3-제트 이벤트와 고에너지 광자를 가진 2-제트 이벤트 사이의 이러한 차이는 세 번째 제트가 강한 상호작용 하에서 고유한 특성을 가지고 있다는 것을 나타내는 것으로, 그 제트의 원래 입자가 글루온이라는 것만으로 설명할 수 있다.

추리의 선은 아래에 설명되어 있다.그 그림들은 파인만 도표가 아니다; 그것들은 시간의 "스냅샷"이고 두 가지 공간적 차원을 보여준다.

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  두 개의 쿼크(고체 라인)와 한 개의 글루온(커리 라인)이 떨어져 날아가는데, 문자열(빨간 막대)은 주로 글루온과 각 쿼크 사이에 있다.

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  그 결과, 여분의 하드론(화살표)과 함께 세 대의 제트(콘)가 형성되어 현이 형성된 곳을 찾아냈다.

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  물리학자들은 비교를 위해 두 개의 쿼크와 한 개의 광자(파도선)가 있는 사건들을 살펴보았다.여기서 끈은 쿼크 사이에서만 형성된다.

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  따라서 여분의 하드론은 두 제트기 사이에서만 발견되는데, 이것은 관측과 일치하지 않는다.

엘리스-카라이너 각도

엘리스-카라이너 각도는 3-제트 이벤트에서 가장 높은 에너지 제트 사이의 키네마틱 각이다.^[2]각도는 실험실 프레임에서 측정되지 않고, 두 번째와 세 번째 제트가 서로 맞닿도록 가장 높은 에너지 제트의 에너지를 따라 상승된 프레임에서 측정한다.물리학자들은 DESY의 PETRA 전자-양전자 저장 링에서 엘리스-카라이너 각도의 분포를 측정함으로써 글루온이 0 회전이나 2 회전보다는 1 회전각을 가지고 있다고 판단했다.^[3][4]CERN의 LEP 저장 링에서의 후속 실험에서^[5] 이 결과가 확인되었다.

참조

추가 읽기

• A. Ali, G. Kramer (2011). "JETS and QCD: A historical review of the discovery of the quark and gluon jets and its impact on QCD". European Physical Journal H. 36 (2): 245–326. arXiv:1012.2288. Bibcode:2011EPJH...36..245A. doi:10.1140/epjh/e2011-10047-1. S2CID 54062126.
• P. Söding (2010). "On the discovery of the gluon" (PDF). European Physical Journal H. 35 (1): 3–28. Bibcode:2010EPJH...35....3S. doi:10.1140/epjh/e2010-00002-5. S2CID 8289475.
• W. Bartel et al. (JADE Collaboration) (1980). "Observation of planar three-jet events in e⁺e⁻ annihilation and evidence for gluon bremsstrahlung". Physics Letters B. 91 (1): 142–147. Bibcode:1980PhLB...91..142B. doi:10.1016/0370-2693(80)90680-2.
• W. Bartel et al. (JADE Collaboration) (1981). "Experimental study of jets in electron-positron annihilation". Physics Letters B. 101 (1–2): 129–134. Bibcode:1981PhLB..101..129B. doi:10.1016/0370-2693(81)90505-0.
• D. Barber et al. (MARK J Collaboration) (1979). "Discovery of Three-Jet Events and a Test of Quantum Chromodynamics at PETRA". Physical Review Letters. 43 (12): 830–833. Bibcode:1979PhRvL..43..830B. doi:10.1103/PhysRevLett.43.830.
• B. Adeva et al. (MARK J Collaboration) (1983). "Model-Independent Second-Order Determination of the Strong-Coupling Constant α_s". Physical Review Letters. 50 (26): 2051–2053. Bibcode:1983PhRvL..50.2051A. doi:10.1103/PhysRevLett.50.2051.
• C. Berger et al. (PLUTO Collaboration) (1979). "Evidence for gluon bremsstrahlung in e⁺e⁻ annihilations at high energies". Physics Letters B. 86 (3–4): 418–425. Bibcode:1979PhLB...86..418B. doi:10.1016/0370-2693(79)90869-4.
• C. Berger et al. (PLUTO Collaboration) (1985). "A study of energy-energy correlations in e⁺e⁻ annihilations at √s = 34.6 GeV". Zeitschrift für Physik C. 28 (3): 365. Bibcode:1985ZPhyC..28..365B. doi:10.1007/BF01413599. S2CID 123243445.
• R. Brandelik et al. (TASSO Collaboration) (1979). "Evidence for planar events in e⁺e⁻ annihilation at high energies". Physics Letters B. 86 (2): 243–249. Bibcode:1979PhLB...86..243B. doi:10.1016/0370-2693(79)90830-X.
• R. Brandelik et al. (TASSO Collaboration) (1980). "Evidence for a spin-1 gluon in three-jet events". Physics Letters B. 97 (3–4): 453–458. Bibcode:1980PhLB...97..453B. doi:10.1016/0370-2693(80)90639-5.