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ハドロン化（またはハドロン化）は、クォークとグルーオンからハドロンが形成される過程である。ハドロン化には、クォークグルーオンプラズマ（QGP）変換[1]とカラーストリングのハドロンへの崩壊[2]という2つの主要な分野がある。クォークグルーオンプラズマのハドロンへの変換は、相対論的重イオン実験で探究される格子QCD数値シミュレーションで研究されている。 [3]クォークグルーオンプラズマのハドロン化は、ビッグバンの直後にクォークグルーオンプラズマがハーゲドン温度（約150 MeV ）まで冷却され、自由なクォークとグルーオンが存在できなくなったときに発生した。 [4]ストリング破壊では、真空から自発的に生成されたクォーク、反クォーク、時にはグルーオンから新しいハドロンが形成されている。[5]
統計的ハドロン化
QGPハドロン化の非常に成功した記述は、粒子生成のフェルミ-ポメランチュクモデル[ 7]に従った統計的位相空間重み付け[6]に基づいています。このアプローチは、1950年以来、最初は強く相互作用する粒子生成の定性的な記述として開発されました。これはもともと正確な記述ではなく、粒子生成の上限の位相空間推定を意図していました。その後の数年間で、多くのハドロン共鳴が発見されました。ロルフ・ハーゲドルンは、統計的共鳴重みと共鳴質量スペクトルの観点からハドロン相互作用を記述できる統計的ブートストラップモデル（SBM）を仮定しました。これにより、定性的なフェルミ-ポメランチュクモデルが粒子生成の正確な統計的ハドロン化モデルになりました。[8]しかし、ハドロン相互作用のこの特性は、粒子生成が未確認の高質量ハドロン共鳴状態に敏感であるため、統計的ハドロン化モデルにとって課題となります。統計的ハドロン化モデルは1991年に初めて相対論的重イオン衝突に適用され、 CERNで発見されたクォークグルーオンプラズマの最初の奇妙な反バリオンの特徴の認識につながった。[9] [10]
弦モデルとフラグメンテーションの現象論的研究
ハドロン化過程のQCD（量子色力学）はまだ完全には理解されていないが、ルンド弦モデルや様々な長距離QCD近似スキームを含む多くの現象論的研究でモデル化され、パラメータ化されている。[5] [11] [12]
単一のクォークのハドロン化によって生成されるタイトな円錐状の粒子はジェットと呼ばれます。粒子検出器では、存在を推測する必要があるクォークではなくジェットが観測されます。モデルと近似スキーム、およびそれらが予測するジェットのハドロン化、またはフラグメンテーションは、 TASSO、[13]、 OPAL [14]、H1 [15]などの多くの高エネルギー粒子物理学実験での測定値と広範囲に比較されています。
ハドロン化はモンテカルロシミュレーションで調べることができます。粒子シャワーが終了した後、カットオフスケール程度の仮想性（仮想粒子が殻からどれだけ離れているか）を持つパートンが残ります。この時点から、パートンは低運動量移動、長距離領域にあり、非摂動効果が重要になります。これらの効果の中で最も支配的なのはハドロン化で、パートンを観測可能なハドロンに変換します。ハドロン化の正確な理論は知られていませんが、パラメータ化の成功したモデルが 2 つあります。
これらのモデルは、粒子物理学のイベントをシミュレートするイベント ジェネレータ内で使用されます。ハドロン化にパートンが与えられるスケールは、イベント ジェネレータのシャワー モンテ カルロ コンポーネントによって固定されます。ハドロン化モデルは通常、独自の定義済みスケールで開始されます。シャワー モンテ カルロ内で適切に設定されていない場合、重大な問題が発生する可能性があります。シャワー モンテ カルロの一般的な選択肢は、PYTHIAと HERWIG です。これらはそれぞれ、2 つのパラメーター化モデルのいずれかに対応します。
トップクォークはハドロン化しない
しかし、トップクォークは弱い力によって平均寿命5×10 −25秒で崩壊する。他のすべての弱い相互作用は一般的に強い相互作用よりもはるかに遅いが、トップクォークの弱い崩壊はQCDの強い力が作用する時間スケールよりも短く、そのためトップクォークはハドロン化する前に崩壊する。[16]そのためトップクォークはほぼ自由粒子である。[17] [18] [19]
参考文献
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