¿Por qué los quarks marinos son dominantes solo en valores bajos de la variable Bjorken xxx?

En las dispersiones inelásticas profundas de electrones y protones, los quarks marinos o PDF de gluones solo son dominantes a un valor bajo de X . Thomson explicó esto en su libro Modern Particle Physics (ver página 194) argumentando

... en realidad, el protón es un sistema dinámico donde los quarks que interactúan fuertemente intercambian constantemente gluones virtuales que pueden fluctuar en virtuales q q ¯ pares a través de procesos [fuertes] ... Porque los gluones con grandes momentos son suprimidos por el 1 / q 2 propagador de gluones, este mar de quarks y antiquarks virtuales tiende a producirse a valores bajos de x.

No soy capaz de ver qué tiene esto que ver con el valor de X . ¿Significa esto cuando X disminuye, los cuatro impulsos q del gluón también disminuye? Si es así, ¿por qué es así?

Respuestas (3)

Entonces, las funciones de distribución de Parton son "esencialmente" las distribuciones de probabilidad (muy sospechoso cómo ambos se llaman pdf) de una partícula de sonda para interactuar con un componente dentro de su hadrón. Dependen tanto del impulso en el que probemos q 2 y la fracción de impulso que lleva dicho partón, el Bjorken x. Se conocen principalmente a través de experimentos, ya que tenemos una comprensión deficiente de QCD no perturbativo y la ecuación DGLAP gobierna la evolución (y estoy seguro de que el desarrollo más reciente no lo conozco).

pdf

Así que veamos el primer gráfico, este es el PDF de (lo adivinas) un protón. Vemos esto porque los quarks arriba alcanzan su punto máximo alrededor de ∼ 0.2 fracción de momento y tiene el doble de peso que el quark down. Por otro lado, la distribución de gluones explota a medida que te acercas a 0 fracción de momento (¡el gráfico tiene el gluón pdf dividido por 10 casi en mente!).
Esto en realidad tiene sentido porque son partículas sin masa y es mucho más fácil poner una partícula sin masa en una capa que una partícula masiva. Es por eso que las partículas sin masa tienden a crear lluvias de partículas en los experimentos de dispersión (chorros y lluvias EM). Otra forma de pensar en esto es que este es un proceso IR (o suave) y existe toda una tecnología para resumir esto.
La misma historia para los quarks marinos, son fluctuaciones cuánticas lejos de "un hadrón tiene 3 quarks más que antiquarks", por lo que su pdf también se suprime.

Espero haber dado una respuesta suficiente aquí, pero realmente, solo necesita poder leer estos gráficos y todo tendrá sentido eventualmente. También podríamos hablar de la relación con q 2 en los comentarios, también hay una buena interpretación física allí.

¿Podría explicar lo que quiere decir con "poner una partícula sin masa en la cáscara"? Estoy tratando de entender por qué los procesos QCD como la producción de pares de quarks y antiquarks se superan con un valor alto de X .
Correcto, tal vez debería resaltar que los pdf son la probabilidad de interactuar con un partón dentro de un hadrón. Entonces, si x está cerca de 1, le está pidiendo a un partón que lleve la mayor parte del momento del hadrón. Consideremos nuevamente el primer gráfico, que es un momento hadrónico relativamente bajo. Entonces, "dentro" del hadrón, en x alto, solo deberíamos resolver el contenido de uud. Sin embargo, con una x baja, empezamos a ver la sopa no pertubativa de gluones y quarks marinos.
Estoy haciendo la analogía con el conocido comportamiento de los fotones suaves y los gluones suaves, que son emisiones de bajo impulso de partículas sin masa en el proceso de dispersión (nada que ver con los pdf aquí). Estas emisiones blandas dan lugar a divergencias en el IR que deben regularizarse. Y uso esta imagen para justificar la prevalencia de gluones bajos en x en el pdf. Ahora bien, esta analogía es limitada, pero creo que se entiende.
En última instancia, los detalles son muy complicados (y, para ser sincero, no sé mucho más allá de dglap) y cualquier interpretación en términos de diagrama perturbativo es incorrecta. Bueno, tal vez no esté mal, pero al menos incompleto. Solo tengo el conocimiento de un estudiante de posgrado sobre este tema, así que tal vez alguien más pueda intervenir.
Desafortunadamente, en mi nivel, no puedo entender ejemplos más complicados, como fotones suaves o divergencia IR. Pero encontré una explicación simple del propio Thomson en sus diapositivas. Vea si puede detectar algún error lógico en mi respuesta.

Mi conocimiento de QCD es muy limitado: no lo he aprendido en ningún otro lugar que no sea en una discusión cualitativa en el libro de texto de física de partículas de Thomson. Entonces, solo estaba buscando una respuesta cualitativa para ayudar a mi comprensión en archivos PDF.

Gracias a la respuesta de @anna_v me di cuenta de que no había revisado las diapositivas del capítulo del propio Thomson y la respuesta está ahí todo el tiempo.

Si consideramos el siguiente proceso fuerte de producción de pares quark-antiquark en un experimento de dispersión inelástica profunda de electrones y protones

Dado que el gluón es suprimido por la 1 / q 2 propagador de gluones:

− i gramo m v q 2 d a b

es más probable que la producción de pares ocurra a un valor bajo de q . Ahora es fácil ver que la cantidad de movimiento del par de quarks marinos producidos es solo la cantidad de movimiento del gluón virtual, por lo que un bajo q de hecho indica una fracción de momento bajo X de los quarks marinos que interactúan.

La diapositiva se puede encontrar aquí en el capítulo 8 o en el primer enlace en la respuesta de @anna_v.

Sí, esto es lo que Thomson debe haber querido decir, estoy de acuerdo. Y en realidad, aquí radica lo que quise decir con "radiación suave", necesita una cantidad arbitrariamente pequeña de impulso para producir un gluón (o cualquier partícula sin masa). Lo interesante de qcd es que el confinamiento de color los obliga a dividirse y crear chorros de partículas. Lo que no me gusta de esta interpretación es que, dada una escala de sondeo Q, si tomas x lo suficientemente bajo, alcanzas la escala en la que la teoría de la perturbación se rompe (porque qcd es asintóticamente libre). ¡Y esta es la razón principal por la que necesitamos archivos PDF en primer lugar!
demasiadas "q" en total

Copio estas definiciones de las variables de dispersión"

inelscat

No puedo ver qué tiene esto que ver con el valor de x. ¿Significa esto que cuando x disminuye, los cuatro impulsos q del gluón también disminuyen? Si es así, ¿por qué es así?

La definición de x depende de los cuatro impulsos transportados por el propagador, en el diagrama pequeño q vector, que está conectado con q . Esto debería aclararle que cuanto más grande q por el producto escalar de cuatro vectores de q consigo mismo De la definición, grande X medio grande q Entonces, a partir de la definición, se suprimen las transferencias de impulso al gluón.

Esto explica la declaración del propagador de gluones que cita, pero debe leer el enlace para ver cómo se encuentran las distribuciones de partones:

En última instancia, las funciones de distribución de partones se obtienen a partir de un ajuste a todos los datos experimentales, incluida la dispersión de neutrinos.

En este enlace, se discuten las funciones de distribución de partones, pero como dice la otra respuesta, no es un proyecto matemático simple.

no creo que el q en mi pregunta es el mismo impulso aquí en la diapositiva. En la diapositiva, q es el impulso del fotón virtual, pero en el pasaje que cité de Thomson, q es el impulso del gluón virtual de la producción de un par quark-antiquark.
La definición de la variable x trazada en los diagramas de dpf y Q2 se fija independientemente de la partícula intercambiada, es el cuatro momento de la interacción. uno necesitaría la cita exacta de donde se hace la declaración. .
He actualizado la pregunta incluyendo una cita más larga y dónde puede encontrarla.
Aquí hay dos problemas: 1) las gráficas de partón, donde x baja significa que hubo una pequeña transferencia de impulso al protón, y alta x donde también la transferencia de impulso es grande, es decir, hay mucho impulso y energía para distribuir entre los partones. 2) por qué los mar partones, gluones, quarks y antoquarks, tienen menor probabilidad de estar en x alto. (ver trama en otra respuesta). Los quarks de valencia tienen una alta probabilidad. Me parece que la declaración es un error, pero veamos si habrá una respuesta que defienda la declaración.
Sí, estoy de acuerdo con @anna, esta es una declaración fuerte para hacer. En mis comentarios hago la analogía con la radiación suave y creo que eso es lo que el autor quiere decir con supresión por 1 / q 2 . Pero también creo que esta es una interpretación defectuosa.
¡Gracias por la respuesta! Me da la idea de mirar las propias diapositivas de Thomson, donde explica su argumento con un poco más de detalles.
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