Исследование адронной структурной функции фотона

• Автор: Тяпкин, Игорь Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 143 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Теория

1.1 Структурная функция фотона

1.2 Параметризация плотности партонов в фотоне

1.3 Генераторы событий

1.3.1 TWOGAM

1.3.2 PHOJET

1.3.3 PYTHIA

1.3.4 HERWIG

1.4 Извлечение F/из экспериментальных данных

1.4.1 Анфолдинг
1.4.2 Фит
2. Постановка эксперимента
2.1 Коллайдер
2.2 Установка DELPHI
2.3 Отбор событий
2.4 Качество моделирования детектора
3. Исследование структурной функции фотона
3.1 Сравнение экспериментальных и моделированных данных
3.2 Оценка структурной функции
3.2.1 Изучение х зависимости структурной функции
3.2.2 Q2 - зависимость структурной функции
Заключение
Литература

Введение
Фотон - фундаментальная составляющая современного представления о взаимодействиях между кварками и лептонами. Эти взаимодействия успешно описываются в рамках Стандартной Модели, которая представляет собой комбинацию калибровочных теорий. Являясь калибровочным бозоном в Квантовой Электродинамике (ОЕБ), наиболее проверенной к настоящему времени из теориий поля, фотон передает электромагнитное взаимодействие между заряженными объектами. В этом случае фотон может быть представлен как объект, не имеющий структуры и называется прямым. В этой ситуации кажется странным, что некоторые взаимодействия с участием реальных или квазиреальных фотонов довольно плохо поддаются исследованию как с теоретической, так и с экспериментальной точки зрения. Эта, на первый взгляд, странность является результатом флуктуации фотона в ГГ пары. Согласно принципу неопределенности Гайзенберга (АЕДГ > 1), фотон, обозначаемый у, может на короткий промежуток времени АГ нарушать закон сохранения энергии на величину АЕ, флуктуируя при этом в фермион-антифермионную пару ГГ. При этом образуется система, имеющая те же квантовые числа, что и фотон. Если во время такой флуктуации фермион (для простоты далее под фермионом подразумевается фермион и антифермион, как и электрон будет обозначать электрон и позитрон) провзаимодействует через калибровочный бозон с другим объектом, тогда проявляется партонная структура фотона. В данном случае фотон проявляется как протяженный объект, состоящий из заряженных фермионов, а

также глюонов, так называемый разрешившийся фотон. Возможность взаимодействовать прямо или через свои конституенты - еще одно проявление двойственности фотона.
Заметим, что даже в случае, когда время жизни виртуальной системы коротко, излучение жестких глюонов и связанные с этим процессы, в достаточной степени усложняют картину. Наиболее исследованными реакциями с участием фотона являются взаимодействие двух реальных фотонов (уу рассеяние на е+е~ колайдере) и, так называемое, глубоко неупругое рассеяние (DIS) фотона (взаимодействие квазиреального фотона с виртуальным).
Если обратиться к первым экспериментам по исследованию структуры фотона1'8, обращает на себя внимание то, что в этих работах авторам довольно очевидно, что и как измерять. Работы, появившиеся на LEP9’10, изобилуют вопросами по поводу методики проведения измерений, оценки систематики, интерпретации результатов. На сегодня основные результаты в исследовании структуры фотона получены на LEP.
В области теории строения фотона ситуация также меняется. Заметен постоянный и последовательный прогресс в описании свойств фотона. Здесь, под влиянием экспериментальной информации в последние годы, заметен поиск новых идей.
Таким образом, 90-е годы привнесли в эту область физики высоких энергий множество интересных событий, наметили новые подходы.
Дальнейшее исследование структуры фотона имеет серьезные мотивации. Во-первых, фотон даёт нам уникальную возможность исследовать эффекты как описываемые, так и не описываемые в рамках теории возмущений в квантовой хромодинамике (QCD)11.

аннигиляции. Первичный кварк также образует партонный ливень, который генерируется с использованием алгоритма “обратного преобразования”. Неоднородный член в эволюционном преобразовании соответствует дополнительной y-»qq вершине, получаемой из предположения, что фотон - это особый тип партона, партонная функция плотности которого, есть дельтафункция. Такое представление приводит к автоматическому разделению взаимодействий на прямые и адронные (происходящие через р, ю, ф мезоны и описываемые ранее VDM). При малых х (х<0,3) данное разделение подобно тому, которое предлагается известными функциями плотности партонов в фотоне, однако при увеличении х, разделение, предложенное в HERWIG, становится заметно отличным от общепринятого. Почти все взаимодействия при больших х классифицируются HERWIG как адронные, тогда как функции распределения относят их к прямым. Причина кроется в том, что HERWIG разделяет области, где теория возмущения применима, и где она не применима по величине поперечного момента партонов в их системе покоя, а функции плотности используют для этого разделения величину виртуальности. Аргументом к такому разделению авторы используют большую “физичность” поперечного момента. Однако они соглашаются с тем, что способ разделения процессов является одной из очевидных неопределенностей теории, а, следовательно, и генератора.
Из-за того, что не во всей кинематической области метод излучения партонных ливней может быть применен с одинаковым успехом, был предложен метод коррекции52, который обеспечивает согласие жесткого излучения с соответствующим