Процес Дрелла–Яна

Процес Дрелла — Яна — один із видів взаємодії високоенергетичних адронів. Він відбувається, коли кварк одного адрона та антикварк іншого адрона анігілюють, утворюючи віртуальний фотон або Z-бозон, який потім перетворюється на пару протилежно заряджених лептонів. Таким чином, енергія пари кварк-антикварк при зіткненні може майже повністю перейти в масу нових частинок. Вперше цей процес запропонували ^[ru] і ^[en] 1970 року для опису механізму утворення лептон-антилептонних пар під час високоенергетичних адронних зіткнень. Експериментально цей процес досліджено того ж 1970 року в зіткненнях протон-уран на ^[en] (AGS) в Брукгейвенській національній лабораторії.

Процес Дрелла — Яна: кварк одного адрона та антикварк іншого адрона анігілюють з утворенням пари лептонів за допомогою обміну віртуальним фотоном.

Властивості

Процес Дрелла — Яна можна спостерігати як в експериментах із нерухомою мішенню, так і в колайдерах. Він дозволяє досліджувати функції розподілу партонів, які описують розподіл імпульсу початкового адрона високої енергії між партонами, що входять до нього. Ці функції розподілу партонів є основними інгредієнтами для обчислення практично всіх процесів на адронних колайдерах. Попри те, що функції розподілу партонів в принципі можна обчислити теоретично, перешкодою цьому є обмеженість знань про властивості сильної взаємодії. Тому функції розподілу партонів отримують з експериментальних даних.

Процес Дрелла–Яна та глибоке непружне розсіяння

Функції розподілу партонів визначаються з експериментальних даних глибокого непружного розсіювання, процесу Дрелла–Яна тощо. Процес Дрелла–Яна напряму пов'язаний з глибоким непружним розсіюванням, оскільки діаграма Фейнмана процесу Дрелла–Яна отримується, якщо діаграму Фейнмана глибокого непружного розсіювання повернути на 90°.

Інваріантна маса двох протилежно заряджених мюонів в експерименті LHCb в CERN. Синій розподіл показує процес Дрелла-Яна (включно з утворенням Z-бозона) та утворення нейтральних мезонів: ${\displaystyle \eta }$, ${\displaystyle \rho }$, ${\displaystyle \omega }$, ${\displaystyle \phi }$, ${\displaystyle J/\psi }$, ${\displaystyle \psi (2S)}$, ${\displaystyle \Upsilon (1S)}$, ${\displaystyle \Upsilon (2S)}$ та ${\displaystyle \Upsilon (3S)}$. Червоним кольором показано інваріантну масу мюонів одного заряду, де не спостерігається резонансів.

Утворення Z-бозонів

Утворення Z-бозонів за допомогою процесу Дрелла-Яна дає можливість досліджувати константи взаємодії Z-бозона з кварками. Важливою величиною в цьому контексті є асиметрія вперед-назад у кутовому розподілі двох лептонів у їхній системі центру мас.

Якщо існують важчі бозони з такими ж квантовими числами, як у Z-бозона, (наприклад, Z'-бозон), їх можна виявити як пік у розподілі інваріантної маси двох лептонів так само, як звичайний Z-бозон проявляється внаслідок процесу Дрелла-Яна.

Див. також

• Меллерівське розсіяння
• Розсіяння Баба
• Комптонівське розсіювання

Примітки

1. Drell, S.D.; Yan, T.-M. (1970). Massive Lepton-Pair Production in Hadron-Hadron Collisions at High Energies. Physical Review Letters. 25 (5): 316—320. Bibcode:1970PhRvL..25..316D. doi:10.1103/PhysRevLett.25.316.
2. Christenson, J. H. та ін. (1970). (PDF). Physical Review Letters. 25 (21): 1523—1526. Bibcode:1970PhRvL..25.1523C. doi:10.1103/PhysRevLett.25.1523. Архів оригіналу (PDF) за 19 січня 2022. Процитовано 30 січня 2021.