СТРУЯ АДРОННАЯ

СТРУЯ АДРОННАЯ

- рождённая в одном акте взаимодействия группа адронов, для к-рых продольная по отношению к суммарному импульсу компонента импульса каждого адрона много больше его поперечной компоненты. Релятивистским образом С. а. служит изолированная в пространстве скоростей (см. Относительности теория )группа адронов с минимальным в её системе центра масс (с. ц. м.) среднеквадратичным поперечным импульсом по отношению к нек-рому направлению, называемому о с ь ю с т р у и. Это условие служит фактически критерием выбора оси С. а.

По совр. представлениям, С. а. представляет собой продукты фрагментации (превращения) в адроны кварков, глю-онов и, возможно, др. партонов (напр., дикварков), обладающих цветовым зарядом и не наблюдаемых в свободном состоянии (см. Удержание цвета).

Чётко выделенные С. а. наблюдаются в неупругих жёстких процессах при высоких энергиях сталкивающихся частиц. Так, 2- и 3-струйные события хорошо наблюдаются при аннигиляции электрона и позитрона, 4-струйные - при аннигиляции протона и антипротона (рис. 1). Эфф. сечения рождения и их характерные черты хорошо описываются квантовой хромодинамикой (КХД).

Осн. характеристики С. а.- распределение адронов по поперечному импульсу, к-рое имеет экспоненц. характер со ср. поперечным импульсом прибл. 300 ГэВ/с, и распределение по доле z продольного импульса по отношению к полному импульсу струи [точнее, , где суммирование проводится по всем адронам струи с 4-импульсами p _адр, а п- светоподобный (нулевой) 4-вектор (n² = 0), равный в с. ц. м. струи единичному вектору, направленному вдоль оси струи]. При этом глюонные струи имеют больший ср. поперечный импульс, большую множественность и более мягкое распределение по z (т. е. большую долю адронов с малыми z) по сравнению с кварковыми струями. Это объясняется большей трудностью фрагментации глюона в адроны: для нейтрализации цвета кварка ему достаточно "подхватить" из вакуума один антикварк, тогда как для нейтрализации цвета глюона необходимы, по крайней мере, два кварка.

Рис. 1. Стереофотография адронных струй в аннигиляции протона и антипротона с энергией 900 ГэВ, полученная на большой стримерной камере в ЦЕРНе.

Осн. долю частиц в струе составляют p-мезоны (90%), и лишь 10% приходится на остальные частицы: К-мезоны, нуклоны и антинуклоны. Плотность числа адронов H с долей импульса z и поперечным импульсом p_t в струе парто-на a, D_H/a(z, p_t )наз. ф у н к ц и е й ф р а г м е н т а ц и и п а р т о н а. Для ф-ций фрагментации должны выполняться условия

где Q_a - заряд партона а (электрич. заряд, барионное число, гиперзаряд и др.), a Q_H- тот же заряд адрона H. Суммирование производится по всем адронам струи. Т. о. , измерение ф-ций фрагментации позволяет в принципе определить квантовые числа кварков и глюонов. Это, однако, не относится к цветовому заряду (поскольку все адроны бесцветны), что свидетельствует о неоднозначности в определении С. а.- в ней обязательно имеются адроны (с малым значением z), к-рые с равным основанием можно отнести как к данной, так и к какой-либо из др. струй, родившихся в том же процессе. Напр., в процессе аннигиляции, е ⁺ е ^- адроны, могут родиться, по крайней мере, две С. а., одна из к-рых отвечает фрагментации кварка, а другая - антикварка; медленные же в с. ц. м. адроны могут быть отнесены как к одной, так и к другой струе (рис. 2).

В КХД ф-ции фрагментации зависят также и от характерного передаваемого в процессе импульса (напр., полной энергии в с. ц. м.). Эта зависимость, имеющая слабый, логарифмич. характер, определяется ур-ниями эволюции КХД и аналогична такой же зависимости структурных функций адронов.

Рис. 2. Образование двух адронных струй в процессе аннигиляции е ⁺ е ^-2 струи.

Для практич. расчётов распределения адронов в струях используются два подхода. Первый из них основан на модели дуальных струн (см. Дуальность), натягивающихся при разлёте цветных жёстких партонов. Он базируется на эволюции системы как марковском случайном процессе, что позволяет эффективно использовать Монте-Карло метод для моделирования многочастичных событий.

Такая схема, однако, не учитывает эффектов интерференции струй, к-рые не допускают вероятностную интерпретацию (хотя для каждой инклюзивной характеристики такая интерпретация может быть восстановлена). Это привело к развитию второго подхода, в основе к-рого лежит представление о "растрате" энергии родившихся партонов на излучение множества тормозных мягких глюонов, рассчитываемой в КХД. Роль удержания цвета сводится к замене партонов на последнем этапе развития системы бесцветными адронами. При этом предполагается локальное соответствие глюонных распределений и наблюдаемых распределений адронов.

Предсказываемые этой теорией и наблюдаемые на опыте эффекты когерентности (двухгорбая структура адрон-ных спектров, "увлечение" адронов в сторону глюонной струи в событиях е ⁺ е ^-3 струи) показывают, что адронная система воспроизводит достаточно тонкие черты своего партонного скелета и свидетельствует о достаточно слабом влиянии явления удержания цвета на распределение адронов в струях.

Лит.: Гришин В. Г., Образование резонансов и струй адронов во взаимодействиях частиц высоких энергий и структура адронов, "ЭЧАЯ", 1984, т. 15, № 1, с. 178; Азимов Я. И. и др., Эффекты когерентности в КХД струях. Новости теории и эксперимента, в кн.: Физика элементарных частиц (Материалы XX зимней школы ЛИЯФ), Л., 1985, с. 82; Дремин И. М., Глюонные струи в адрон-ных процессах и конфайнмент, "ЭЧАЯ", 1987, т. 18, № 1, с. 79.

А. В. Ефремов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.