Основные особенности множественного рождения частиц

Изменение поведения функции распределения по можно объяснить включением нового механизма при столкновении нуклонов: соударения между кварками, входящими в состав нуклонов. Результатом таких столкновений на кварковом уровне является рождение партонных струй (кварковых и глюонных), состоящих из адронов, узко коллимированных вокруг направления движения партонов. Коллимация есть следствие процесса адронизации партонов после развития партонного каскада.
Рождение партонных струй происходит, когда поперечные импульсы частиц превышают среднее значение.
Многочисленные эксперименты по изучению импульсных спектров частиц, образующихся при множественных процессах, показали, что основная масса частиц рождается с поперечными импульсами < 1 ГэВ/с, что приводит к < > ~ 0.3 ГэВ/с. Эти процессы называются мягкими. Однако с ростом энергии соударяющихся адронов и продвижением в область > 1 ГэВ/с был обнаружен новый механизм множественного рождения частиц: через образование струй адронов в результате адронизации кварков и глюонов. Процесс адронизации находится в стадии изучения.
Далее остановимся на результатах, полученных при изучении мягких процессов.
Сопоставление характеристик множественного рождения при столкновениях частиц различной природы может служить способом выделения различных механизмов этого сложного процесса.
Вторичные частицы, возникающие в процессах множественного рождения, являются в подавляющей своей массе адронами, однако редко, с небольшими сечениями происходит генерация частиц не адронной природы (прямое рождение μ^±, е^±, γ).
Большое число теоретических моделей, претендующих на описание процессов множественного рождения, предсказывает поведение средних множественностей, распределений по множественностям и корреляций между отдельными частицами в зависимости от энергии. В результате развития инклюзивного метода анализа множественных процессов, появились гипотезы общего характера о свойствах инклюзивных сечений в асимптотике. Все эти теоретические предсказания можно проверить в экспериментах по изучению множественности.
При анализе проблемы множественности следует иметь в виду, что в большинстве теорий рассматривается множественное рождение частиц n_ch, а в эксперименте наблюдаются продукты распада резонансов; кроме того, многие предсказания относятся к полному числу вторичных частиц, тогда как в эксперименте чаще всего определяют число заряженных частиц.
При рассмотрении множественного рождения частиц различают полную множественность n, множественность заряженных частиц n_ch, а также множественность частиц различного сорта n_i. Индекс i может принимать значения π^-, π⁺, π⁰, K^±,0, p, и т.д.
Множественность заряженных частиц на одно взаимодействие можно найти прямым измерением числа частиц в каждом взаимодействии, а среднюю множественность заряженных частиц − интегрированием одночастичных спектров в инклюзивных реакциях.
Первый способ осуществляется при измерениях в пузырьковых камерах и в фотоэмульсиях. В этом случае средняя множественность частиц типа с в инклюзивной реакции а + b → с + X может быть представлена в виде

где σ_n(с) − эффективное сечение процесса генерации n раз частицы с (топологическое сечение), σ_неупр − эффективное сечение неупругого взаимодействия.
При определении множественности интегрированием одночастичных спектров средняя множественность вычисляется как интеграл от импульсного распределения для простейшей нетривиальной инклюзивной реакции а + b → с + X, а именно

Изучение множественности вторичных частиц в адронных взаимодействиях − весьма благодарная задача как для экспериментатора, так и для теоретика. В экспериментах с помощью сравнительно простых технических и методических средств можно получить обширную информацию, пригодную для непосредственного анализа и сопоставления с теоретическими моделями. С теоретической точки зрения средняя множественность и распределения по множественности (топологические сечения) являются важнейшими пробными камнями различных моделей множественного рождения частиц, причем, как правило, теоретические модели дают четкие предсказания относительно распределения множественности и зависимости средней множественности от энергии.

Дата добавления: 2015-07-12