Процесс Дрелла – Яна - Drell–Yan process

Процесс Дрелла – Яна: кварк из одного адрона и антикварк из другого адрона аннигилируют с образованием пары лептонов посредством обмена виртуальным фотоном.

В Процесс Дрелла – Яна происходит с высокой энергией адрон –Адронное рассеяние. Это происходит, когда кварк одного адрона и антикварк другого адрона аннигилируют, создавая виртуальный фотон или Z-бозон который затем распадается на пару противоположно заряженных лептоны. Важно отметить, что энергия сталкивающейся пары кварк-антикварк может почти полностью преобразовываться в массу новых частиц. Впервые этот процесс был предложен Сидни Дрелл и Тунг-Моу Ян в 1970 году^[1] описать производство лептон –антилептон пары в столкновениях адронов высоких энергий. Экспериментально этот процесс впервые наблюдал Дж. Х. Кристенсон и другие.^[2] в протон-урановых столкновениях на Синхротрон с переменным градиентом.

Обзор

Процесс Дрелла – Яна изучается как в экспериментах с неподвижной мишенью, так и на коллайдерах. Он предоставляет ценную информацию о функции распределения партонов (PDF), которые описывают способ распределения импульса падающего высокоэнергетического нуклона между составляющими его партонами. Эти PDF-файлы являются основными ингредиентами для расчета практически всех процессов на адронных коллайдерах. Хотя PDF-файлы в принципе должны быть получены, текущее игнорирование некоторых аспектов сильная сила предотвращает это. Вместо этого формы PDF выводятся из экспериментальных данных.

Процесс Дрелла – Яна и глубоконеупругое рассеяние

PDF определены с использованием мировых данных из глубоконеупругое рассеяние, Процесс Дрелла – Яна и др. Процесс Дрелла – Яна тесно связан с глубоконеупругим рассеянием; диаграмма Фейнмана процесса Дрелла – Яна получается, если диаграмму Фейнмана глубоконеупругого рассеяния повернуть на 90 ° .Подобный времени виртуальный фотон или Z-бозон образуется в s-канал в процессе Дрелла – Яна, в то время как пространственно-подобный виртуальный фотон или Z-бозон рождается в т-канал глубоконеупругого рассеяния.

Чувствительность к асимметрии аромата легкого морского кварка в протоне

Наивно полагали, что кварковое море в протоне образовано квантовая хромодинамика (КХД) процессы, которые не различают верхние и нижние кварки. Однако результаты глубоконеупругого рассеяния мюонов высоких энергий на протоне и дейтронных мишенях, полученные в CERN-NMC^[3][4]показал, что есть еще dчем тыСумма Готфрида, измеренная NMC, составила 0,235 ± 0,026, что значительно меньше ожидаемого значения 1/3. Это означает, что d(Икс)-ты(Икс) интегрирована через Бьоркен Икс от 0 до 1,0 составляет 0,147 ± 0,039, что указывает на асимметрию аромата в протонном море. Недавние измерения с использованием рассеяния Дрелла – Яна позволили выявить асимметрию аромата протона.^[5][6][7] Чтобы ведущий заказ в константе связи сильного взаимодействия α_sотношение сечения Дрелла – Яна от протонного пучка на дейтериевой мишени к протонному пучку на протонной мишени равно

${\displaystyle {\frac {\sigma ^{pd}}{2\sigma ^{pp}}}={\frac {1}{2}}\left[1+{\frac {{\bar {d}}(x)}{{\bar {u}}(x)}}\right]}$

где ${\displaystyle {\bar {d}}(x)}$ и ${\displaystyle {\bar {u}}(x)}$ - распределения кварков анти-вниз и анти-вверх в протонное море и ${\displaystyle x}$ Бьоркен-${\displaystyle x}$ масштабирующая переменная (доля импульса кварка-мишени в партонная модель ).^[5]

Производство Z-бозонов

Образование Z-бозонов с помощью процесса Дрелла – Яна дает возможность изучать муфты Z-бозона в кварки. Основная наблюдаемая - это прямая-обратная асимметрия в угловом распределении двух лептонов в их центр массы Рамка.

Если существуют более тяжелые нейтральные калибровочные бозоны (см. Z 'бозон ), они могут быть обнаружены как пик в дилептон инвариантная масса спектр во многом такой же, как стандартный Z-бозон, возникающий в результате процесса Дрелла – Яна.

Смотрите также

• Фермилаб E-906 / SeaQuest

Рекомендации

1. Drell, S.D .; Ян, Т.-М. (1970). «Массивное рождение лептонных пар в адрон-адронных столкновениях при высоких энергиях». Письма с физическими проверками. 25 (5): 316–320. Bibcode:1970ПхРвЛ..25..316Д. Дои:10.1103 / PhysRevLett.25.316. S2CID  16827178.

   И ошибка в Drell, S.D .; Ян, Т.-М. (1970). Письма с физическими проверками. 25 (13): 902. Bibcode:1970ПхРвЛ..25..902Д. Дои:10.1103 / PhysRevLett.25.902.2. OSTI  1444835.

2. Christenson, J. H .; и другие. (1970). «Наблюдение массивных мюонных пар в адронных столкновениях» (PDF). Письма с физическими проверками. 25 (21): 1523–1526. Bibcode:1970ПхРвЛ..25.1523С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.25.1523.
3. Amaudruz, P .; и другие. (1991). "Сумма Готфрида из соотношения F₂^п/ F₂^п" (PDF). Письма с физическими проверками. 66 (21): 2712–2715. Дои:10.1103 / PhysRevLett.66.2712. PMID  10043597.
4. Arneodo, M .; и другие. (1994). «Переоценка суммы Готфрида» (PDF). Физический обзор D. 50 (1): R1 – R3. Bibcode:1994ПхРвД..50 .... 1А. Дои:10.1103 / PhysRevD.50.R1. PMID  10017566.
5. Hawker, E. A .; и другие. (1998). «Измерение легкой антикварковой асимметрии аромата в море нуклонов». Письма с физическими проверками. 80 (17): 3715–3718. arXiv:hep-ex / 9803011. Bibcode:1998ПхРвЛ..80.3715Н. Дои:10.1103 / PhysRevLett.80.3715. S2CID  54921026.
6. Towell, R. S .; и другие. (2001). "Улучшенное измерение d/ты асимметрия в нуклонном море ». Физический обзор D. 64 (5): 052002. arXiv:hep-ex / 0103030. Bibcode:2001ПхРвД..64э2002Т. Дои:10.1103 / PhysRevD.64.052002. S2CID  118231497.
7. Балдит, А .; и другие. (1994). «Исследование нарушения изоспиновой симметрии в море легких кварков нуклона в результате процесса Дрелла-Яна» (PDF). Письма по физике B. 332 (1–2): 244–250. Bibcode:1994ФЛБ..332..244Б. Дои:10.1016/0370-2693(94)90884-2.