제트(입자물리학)

Tevatron의 CDF 검출기에서 입자 트랙 및 기타 페르미온의 시준된 컬렉션으로 보이는 상단 쿼크와 안티 상단 쿼크 쌍이 제트로 분해된다.

제트(jet)는 입자물리학이나 중이온 실험에서 쿼크나 글루온의 해드론화에 의해 생성되는 하드론 및 기타 입자의 좁은 원뿔이다.쿼크와 같이 색전하를 띠는 입자는 무색 상태만 허용하는 QCD 구속 때문에 자유로운 형태로 존재할 수 없다.색전하를 함유한 물체가 조각나면 각 조각은 색전하를 일정 부분 운반한다.이 파편들은 감금에 복종하기 위해 주위에 다른 색깔의 물체를 만들어 무색의 물체를 형성한다.이들 물체의 앙상블을 제트라고 하는데, 그 파편들은 모두 같은 방향으로 이동하면서 입자의 좁은 '제트'를 형성하기 때문이다.제트는 입자 감지기로 측정되어 원래의 쿼크의 특성을 결정하기 위해 연구된다.

제트 정의에는 제트 알고리즘과 재조합 방식이 포함된다.^[1]전자는 입자 또는 검출기 물체와 같은 일부 입력을 제트기로 분류하는 방법을 정의하고 후자는 제트에 운동량을 할당하는 방법을 명시한다.예를 들어 제트기는 추력으로 특징지어질 수 있다.제트 방향(제트 축)은 추력 축으로 정의할 수 있다.입자물리학 실험에서 제트기는 보통 검출기 칼로리계의 에너지 축적 군집으로부터 만들어진다.시뮬레이션된 프로세스를 연구할 때, 칼로리미터 제트는 시뮬레이션된 검출기 응답에 기초하여 재구성할 수 있다.그러나 시뮬레이션 샘플에서는 제트를 조각화 과정에서 발생하는 안정적인 입자로부터 직접 재구성할 수도 있다.입자 수준의 제트는 흔히 진리 제트로 불린다.좋은 제트 알고리즘은 보통 사건 진화의 다른 수준에서 유사한 제트기 세트를 얻을 수 있다.대표적인 제트 재구성 알고리즘은 예를 들어 안티-k_T 알고리즘, k_T 알고리즘, 콘 알고리즘이다.일반적인 재조합 방식은 E-scheme 또는 4-벡터 방식으로, 제트기의 4-벡터가 모든 구성 요소의 4-벡터 합으로 정의된다.

상대론적 중이온물리학에서 제트기는 원발적인 경분산이 충돌에서 생성된 QCD 물질에 대한 자연 탐사선이기 때문에 중요하며, 그 위상을 나타낸다.QCD 물질이 쿼크 글루온 플라즈마에 상 교차하는 과정을 거치면, 매체의 에너지 손실은 크게 증가하여 나가는 제트기의 강도를 효과적으로 감소시킨다.

제트 분석 기법의 예는 다음과 같다.

제트 상관 관계
향미 태깅(예: b-datable)
제트 하부 구조

룬드 문자열 모델은 제트 단편화 모델의 한 예다.

제트 생산

제트기는 QCD 하드 산란 공정에서 생산되어 높은 횡방향 모멘텀 쿼크 또는 글루온을 생성하거나, 파톤 그림에서 집단적으로 파톤이라고 부른다.

특정 제트 세트의 생성 확률은 제트 생산 단면(jet production cross section)으로 설명되며, 이는 부품 분포 함수에 의해 가중되는 기초적인 동요 QCD 쿼크, 골동품 및 글루온 공정의 평균이다.가장 빈번한 제트 페어 생산 공정, 두 입자 산란, 해드론 충돌의 제트 생산 단면은 다음과 같다.

$\sigma _{ij\rightarrow k}=\sum _{i,j}\int dx_{1}dx_{2}d{\hat {t}}f_{i}^{1}(x_{1},Q^{2})f_{j}^{2}(x_{2},Q^{2}){\frac {d{\hat {\sigma }}_{ij\rightarrow k}}{d{\hat {t}}}},$

와 함께

x, Q²: 종방향 모멘텀 비율 및 모멘텀 전달
${\hat {\sigma }}_{ij\rightarrow k}$ ^ ${\hat {\sigma }}_{ij\rightarrow k}$ i ${\hat {\sigma }}_{ij\rightarrow k}$ → ${\hat {\sigma }}_{ij\rightarrow k}$ ${\$ 오른쪽 $화살표 k}}$ : 반응 ij → k에 대한 동요 QCD 단면
$f_{i}^{a}(x,Q^{2})$ $f_{i}^{a}(x,Q^{2})$ $f_{i}^{a}(x,Q^{2})$ ( $f_{i}^{a}(x,Q^{2})$ , $f_{i}^{a}(x,Q^{2})$ $f_{i}^{a}(x,Q^{2})$ ) ${\displaystyle f_{i}^{a}(x,Q^{2})$ : 빔 a에서 입자 종 i를 찾기 위한 parton 분포 함수.

^ ^ ${\$ 은(는) 페스킨&슈뢰더(1995) 섹션 17.4의 섭동 이론의 선두 순서로 계산된다 ${\hat {\sigma }}$ .파트론 분포 함수의 다양한 매개변수화와 몬테카를로 이벤트 생성기의 맥락에서의 계산에 대한 검토는 T에서 논의된다.쇠스트란트 외(2003), 섹션 7.4.1.

제트 단편화

섭동 QCD 계산은 최종 상태에서 컬러 파톤을 가질 수 있지만, 궁극적으로 생성되는 무색의 하드론만 실험적으로 관찰된다.따라서 주어진 공정의 결과로 검출기에서 관찰되는 것을 설명하기 위해 모든 나가는 컬러 파톤은 먼저 파톤 샤워를 거친 다음 생산된 파톤을 하드론 결합을 거쳐야 한다.단편화와 해드론화라는 용어는 종종 문헌에서 소프트 QCD 방사선, 해드론의 형성 또는 두 공정을 함께 설명하기 위해 서로 바꾸어 사용된다.

단단한 산란에서 생성된 파톤이 교호작용을 벗어나면 강한 결합 상수가 분리되면서 증가한다.이는 원래 부품에 대해 주로 얕은 각이 있는 QCD 방사선의 확률을 증가시킨다.따라서, 한 파톤은 글루온을 방사할 것이고, 글루온은 차례로 qq

쌍 등을 방사할 것이며, 각각의 새로운 파톤은 그것의 모체와 거의 일치한다.이는 단편화 함수 $P_{ji}\!\left({\frac {x}{z}},Q^{2}\right)$ $P_{ji}\!\left({\frac {x}{z}},Q^{2}\right)$ i $P_{ji}\!\left({\frac {x}{z}},Q^{2}\right)$ ( $P_{ji}\!\left({\frac {x}{z}},Q^{2}\right)$ $P_{ji}\!\left({\frac {x}{z}},Q^{2}\right)$ , $P_{ji}\!\left({\frac {x}{z}},Q^{2}\right)$ $){\$ 로 스피너를 경련시켜 설명할 수 있다. $\left({\frac {x}{z}},Q^{2}\오른쪽)},$ parton 밀도 함수의 진화와 유사한 방식으로 $P_{ji}\!\left({\frac {x}{z}},Q^{2}\right)$ 이것은 Dogshitzer [de]-그리보프-리파토프-알타렐리-파리시 (DGLAP) 유형 방정식으로 설명된다.

${\frac {\partial }{\partial \ln Q^{2}}}D_{i}^{h}(x,Q^{2})=\sum _{j}\int _{x}^{1}{\frac {dz}{z}}{\frac {\alpha _{S}}{4\pi }}P_{ji}\!\left({\frac {x}{z}},Q^{2}\오른쪽)D_{j}^{h}(z,Q^{2})$

파톤 샤워는 연속적으로 낮은 에너지의 파톤을 생성하며, 따라서 섭동 QCD의 유효 영역을 벗어나야 한다.그런 다음 현상학적 모델을 적용하여 샤워가 발생할 때의 기간을 설명한 다음 색상의 파톤을 무색 하드론의 결합 상태로 결합해야 하는데, 이는 본질적으로 방해받지 않는 것이다.한 예는 많은 현대적인 이벤트 생성기에서 구현되는 룬드 스트링 모델이다.

적외선 및 시준 안전성

제트 알고리즘은 부드러운 방사선을 추가하기 위해 이벤트를 수정한 후 동일한 제트 세트를 산출하면 적외선 안전하다.마찬가지로 제트 알고리즘은 입력 중 하나의 콜린어 분할을 도입한 후 최종 제트 세트를 변경하지 않으면 콜린어 세이프가 된다.제트 알고리즘이 이 두 가지 요건을 충족해야 하는 몇 가지 이유가 있다.실험적으로, 제트기는 씨앗 파톤에 대한 정보를 운반할 때 유용하다.생산될 때, 씨앗 파톤은 파톤 샤워를 할 것으로 예상되는데, 해드론화가 시작되기 전에 연달아 거의 충돌할 뻔한 스플릿을 포함할 수 있다.또한, 제트 알고리즘은 검출기 응답의 변동과 관련하여 견고해야 한다.이론적으로 제트 알고리즘이 적외선 및 콜린어 안전하지 않다면, 유한 단면을 섭동 이론의 어떤 순서에서도 얻을 수 있다고 보장할 수 없다.

참고 항목

디제트 이벤트

참조

^ Salam, Gavin P. (2010-06-01). "Towards jetography". The European Physical Journal C. 67 (3): 637–686. arXiv:0906.1833. doi:10.1140/epjc/s10052-010-1314-6. ISSN 1434-6052.

Andersson, B.; Gustafson, G.; Ingelman, G.; Sjöstrand, T. (1983). "Parton fragmentation and string dynamics". Physics Reports. Elsevier BV. 97 (2–3): 31–145. doi:10.1016/0370-1573(83)90080-7. ISSN 0370-1573.
Ellis, Stephen D.; Soper, Davison E. (1993-10-01). "Successive combination jet algorithm for hadron collisions". Physical Review D. American Physical Society (APS). 48 (7): 3160–3166. arXiv:hep-ph/9305266. doi:10.1103/physrevd.48.3160. ISSN 0556-2821.
M. Gyulassy 외 연구진, R.C.의 "밀도 핵물질에서의 제트 퀀칭 및 복사 에너지 손실".Hua & X.N. Wang(eds), Quark Gluon Plasma 3 (World Scientific, Singapore, 2003)
J. E. E. L. Berger (ed.)의 J. E. E. Huth 외 연구진, 10년을 위한 연구 방향의 절차: Snowmass 1990, (World Scientific, Singapore, 1992), 134. (Permilab Library Server에서 인쇄)
M. E. 페스킨, D. V. 슈뢰더, "양자장 이론의 도입"(웨스트뷰, 볼더, CO, 1995)
T. Sjöstrand 외, "Pythia 6.3 물리학 및 설명서", 보고서 LU TP 03-38(2003).
G. Sterman, "QCD 및 제트", 보고서 YITP-SB-04-59(2004)

외부 링크

피디아/제셋 몬테카를로 이벤트 생성기
FastJet 제트 클러스터링 프로그램

[1] Salam, Gavin P. (2010-06-01). "Towards jetography". The European Physical Journal C. 67 (3): 637–686. arXiv:0906.1833. doi:10.1140/epjc/s10052-010-1314-6. ISSN 1434-6052.

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