パートンについて詳しく解説

導入

素粒子物理学では、ハドロンの構造を記述し、高エネルギーハドロンとの相互作用をモデル化するために、パートン モデルが 1969 年にリチャード ファインマンによって提案されました。その後、このモデルで記述されたパートンはクォークとグルーオンであることが特定されました。

パートンモデル

粒子は、低エネルギー (上の図) および高エネルギー(下の図) でハドロン上を拡散します。低エネルギーでは、原子価パートンのみが粒子と相互作用できます。より高いエネルギーでは、粒子は海の部分に拡散することもあります。

このモデルでは、核子 (陽子または中性子) などのハドロンは、パートンと呼ばれる独立した点サブ粒子で構成されます。ハドロンが無限の運動量を持つと考えられる無限モーメント系の近似に自分自身を置くと、ハドロン内のパートンの運動は相対論的な時間膨張の効果によって一時停止され、ハドロン内の電荷分布は収縮します。ローレンツ収縮による伝播方向。ハドロンと別の粒子との相互作用は、瞬時にかつ非干渉的に、つまりハドロンの構造を同時に変更することなく行われます。パートン モデルは、Bjorken と Paschos によってすぐに深く非弾性の拡散のモデリングに適用されました。その後、スケール不変現象の観察、強い相互作用の漸近的自由特性の確認、クォークモデルの検証により、パートンがクォークとグルーオンであることが特定されました。パートン モデルは、高エネルギーにおけるハドロンの構造の比較的有効な近似のままですが、長年にわたって、他の理論家はこのモデルをより低いエネルギーに拡張することができました。

パートンの特徴は、その特性評価が考慮される相互作用のスケール、つまり相互作用中にハドロンに伝達される運動量のモジュールの逆数によって定義されるスケールに依存することです。したがって、特定のスケールでは単純なクォークとして見られるパートンが、より小さなスケールではクォークとグルーオンの重ね合わせであることが判明する可能性があります。その結果、ハドロン内で観察されるパートンの数は、伝達された運動量に応じて増加します。低エネルギーでは、バリオンには 3 つのパートン (3 つの価電子クォーク) のみが含まれ、中間子にはクォークと反クォークのペアのみが含まれます。より高いエネルギーでは、より微細なスケールでハドロンを観察できるため、価電子クォークに加えて大量のパートンを明らかにすることが可能になります。

パートン分布関数

CTEQ6パートン分布は、グルーオン (赤)、アップ (緑)、ダウン (青)、およびストレンジ クォーク (紫) についてはQ = 2 GeV のMS繰り込みスキームで機能します。曲線は、縦モーメントxの分数と分布関数fの積を表し、すべてxの関数として表されます。

パートン分布関数は、ハドロンの縦方向の運動量の一部xを持ち、特定の運動量がハドロンQ²に伝達される粒子を見つける確率密度です。 QCD の束縛状態の非摂動効果のため、パートン分布関数は QCD の摂動領域では決定できません。 格子QCDシミュレーションには現在の制限があるため、パートン分布関数は現在実験データからのみ知られています。

世界中のいくつかのグループが、実験データからパートン分布関数のパラメータ化を作成しました。現在、主なパラメータ化は次のとおりです。

• ( en ) CTEQ 、CTEQ コラボレーションによる
• GRV 、M. Glück、E. Reya、A. Vogt 著
• MRST 、AD Martin、RG Roberts、WJ Stirling、RS Thorne 著

一般化パートン分布は、ハドロンの構造をより良く理解するための最近の理論的アプローチを表しており、分布関数、特にパートンの横運動量の記述により多くの変数が関与します。通常の分布関数は、これらの新しい分布の特殊なケースです。これらの分布により、パートンの縦方向の運動量とハドロン内部での横方向の位置との間の相関関係を記述することが可能になります。