喷注
高能粒子碰撞后呈喷射状射出
喷注(jet)是指在高能碰撞和衰变过程中产生的呈喷射状的粒子团。 高能粒子碰撞时可产生大量粒子,如果新产生的一些粒子在空间某一方向附近以一定动量范围的动量射出,则这些粒子称为一个喷注。
理论诠释
在高能深度非弹性散射(也称硬散射)中,如果末态产生许多强子(如许多π介子K介子和更重的强子)及由这些强子衰变产生的次级粒子(如γ光子等),那么这些粒子在空间的飞行方向并不是没有关联的。在初态两个粒子的质心系中来看,这种关联有时表现为末态粒子集中偏向少数几个方向,就像在这些方向从蒸气管射出气注似的,称为喷注现象。每个散射过程的喷注的数目由2—4(或更多)不等。例如,在e+-e-对撞产生强子团的实验中,如果质心系能量在5—9GeV,通常可以看到两个共线的背对背的喷注(双喷注);如果质心系能量在9—30GeV,通常可以看到三个共面的喷注(三喷注)。能量再上去,还可以看到四喷注事例。在p-p(或p-圴)对撞中,当能量高于十几吉电子伏时,通常可看到四个喷注的事例:由分别来自两个质子(或质子与反质子)的两个组分粒子作硬散射产生两个喷注;由每个入射粒子的剩余组分在向前飞行中演化出来两个喷注。当重的介子(如底介子及顶介子等)弱衰变时,末态如果有许多轻强子,也会出现一个(当重介子作半轻子衰变)或两个(非轻子衰变)喷注。底偶素及顶偶素强衰变时会出现两个或三个喷注。一个典型的喷注就像高压蒸气的汽注,很窄;但是出现这样窄喷注事例的机会并不多,经常看到的是较宽的喷注,就像低压蒸气喷出的形状。每个喷注中包含的强子数从几个到十几个甚至二三十个不等。因此研究喷注现象需要一整套区分喷注数目、喷注主轴(例如对双喷注事例)、喷注宽窄、喷注平面(例如对三喷注事例)、喷注总电荷的办法。在理论方面,虽然利用微扰的量子色动力学可以对喷注的某些性质进行计算,但是,在实验的精度内,这些性质与其他理论模型计算的结果也能符合。值得指出的是,在e+-e-对撞中双喷注事例的性质与夸克自旋为1/2的假设相符合,底偶素强衰变的三喷注事例的性质与胶子自旋为1的假设相符合。
典型事例
高能电子、正电子对撞产生大量强子实验中,大量的事例表现为双喷注事例,少量的事例表现为三喷注事例。高能电子、正电子对撞的双喷注事例反映了对撞产生了一对夸克反夸克。由于夸克禁闭,夸克和反夸克不能自由飞出,夸克和反夸克演化为两个强子喷注。高能电子、正电子对撞的三喷注事例反映了对撞产生了一对夸克和反夸克,再加一个胶子。由于色禁闭,夸克、反夸克和胶子不能自由飞出,夸克、反夸克和胶子演化为三个强子喷注。
参考资料
最新修订时间:2021-12-03 13:04
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