La comprensión de los experimentos de colisiones de ayuda cromodinámica cuántica Bashny.Net

La interacción en el colisionador de partículas de alta energía produce una gran variedad de partículas
 
Este proceso se denomina un parto múltiple, y sus diversas características predicho por la teoría de las interacciones fuertes - cromodinámica cuántica (QCD). Sin embargo, recientes experimentos como el LHC (Large Hadron Collider) no coinciden con las predicciones de los modelos basados ​​en los resultados de los experimentos anteriores en otros aceleradores. Sobre las posibles causas de esta discrepancia, y la apertura de nuevos horizontes de la Experimental de Altas Energías Física en la conferencia por Ginzburg dijo el profesor de la Universidad de Bristol y uno de los principales expertos en el estudio de las partículas múltiples Nick Brooke.

Para la identificación de las partículas producidas es la maquinaria ideal de los dos proyectos piloto que tienen lugar en el LHC. Este proyecto ALICE (A Large Ion Collider Experiment), optimizado para estudiar las colisiones de iones pesados, y LHCb, dedicada al estudio de los mesones B - partículas que contienen el quark "encanto". Pero ella tenía información sobre el nacimiento de las partículas es una base necesaria para el desarrollo futuro de la cromodinámica cuántica. Nick Brooke comentó: "La distribución observada de las partículas se caracteriza el estado de hadrones de la materia, y son sensibles a las interacciones protón-protón subyacentes, la cromodinámica cuántica. ALICE, ATLAS y CMS han medido la distribución de las partículas en la región central de la interacción, y la geometría LHCb permite realizar un seguimiento de la dinámica de la colisión en la zona remota. Esto nos da información muy necesaria para el desarrollo de modelos y la mejora de los generadores de eventos Monte Carlo ».

Cromodinámica cuántica aparecieron en los años 70 del siglo pasado como una teoría microscópica que describe la interacción fuerte a escala subhadronic, involucrando a los quarks, gluones y compuestas de estas partículas - hadrones, incluidos los relacionados con la fuerte interacción de los protones y neutrones del núcleo atómico. El postulado básico de la cromodinámica cuántica atribuye todos los quarks número cuántico especial, llamada carga de color o el color. Tal palabra familiar no tiene nada que ver con las propiedades ópticas habituales, pero de manera sucinta pone de relieve el hecho de que la naturaleza de los quarks se encuentran sólo en combinaciones incoloros - hadrones compuesto por tres quarks (recordar la analogía: rojo, verde y azul se suman a blanco) o gluones fuera de un quark y un antiquark.
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QCD predicciones acerca de los parámetros de producción de partículas múltiples son ya sea en forma analítica o en forma de cálculos de modelos numéricos ordenador Monte Carlo, que puede detalle en comparación con los datos experimentales. Estos modelos se llaman generadores de eventos, en el sentido de que la probabilidad de ocurrencia de ciertos eventos en los cálculos informáticos considerados proporcional a la probabilidad de que el evento correspondiente en el mundo real. Todos estos modelos han funcionado bien, de acuerdo con los experimentos anteriores sobre otros aceleradores, y hasta tenía un poder predictivo, pero no coinciden con los nuevos resultados obtenidos en el LHC.

Comentadas Profesor Instituto de Física Lebedev y el investigador principal del Sector de Física de Altas Energías Andrei Leonidov: "El estudio de la producción de múltiples a altas energías - es uno de los problemas fundamentales de la física, y el informe se dedicó a Brooke serie de datos experimentales que se ha acumulado en el LHC colisionador. Se ha desarrollado una situación muy interesante: los modelos existentes no describen muchas de las propiedades esenciales del evento. En una construcción típica de la física de alguna manera cosidas de chorros de hadrones suaves y la radiación de hadrones duro, y han sido calibrados para describir satisfactoriamente FNAL, el acelerador anterior. Como resultado de este informe no se trataba sólo de una sola carta, que coincidió con el nuevo experimento teoría. Es decir, muchas de las propiedades de la producción múltiple de los modelos actuales no describen en absoluto ».

Así, el profesor Arroyo habló sobre las diferencias de las predicciones con los datos reales sobre la presencia de partículas de quarks "extraños" en la composición o irregularidades en la relación de bariones y antibariones materia. Pero todas estas inconsistencias, como subraya Brooke, justo desatan las manos de los investigadores, y una vez más muestran la compleja estructura de la QCD. Después de todo, los nuevos datos pueden ayudar a mejorar el modelo de los eventos, la producción de partículas suaves colisiones multiparticuladas y muchos otros fenómenos.

Con optimismo físico británico Andrei Leonidov está de acuerdo: "Todo el modelo anterior en los nuevos experimentos han tenido éxito en diversos grados, y esto crea un campo interesante para explorar. Pero estos mismos modelos no sólo se reunieron: es - lo mejor que la humanidad tiene que ofrecer sobre este tema. No es que la gente de provincia algo que ellos han escrito, y se utiliza por accidente en el LHC. El LHC utiliza el mejor que hay, y lo mejor funciona es importante. Pero este tema es muy importante debido a múltiples procesos de producción se llevan a cabo constantemente en el colisionador. Se trata de los procesos dominantes con una gran sección transversal, y que potencialmente afecta a todos los demás procesos que determinan su fondo. Además, es fundamental e interesante. Así que no hay nada triste, a la espera de nuevos resultados! ».


En una colisión de partículas de alta energía observado la producción de nuevas partículas múltiples