夸克與強交互作用
噴注(jets)
當物理學家以巨大的能量把粒子對撞時,他們預期會撞鬆夸克和膠子。但由於禁閉,夸克或膠子永遠無法獨自遠行。那麼探測器實際記錄到的是什麼?不是單個夸克,而是一束緊湊、狹窄的普通粒子,幾乎全朝同一方向飛去——像從一點射出的霰彈。這束聚焦的噴流就叫噴注,它是某個夸克或膠子曾被短暫釋放的可見足跡。
碰撞之後那一瞬發生的事是這樣的。一個高能夸克向外飛去,但強交互作用不讓它裸著逃走。隨著它移動,拖在身後的色弦一次又一次斷裂成新的夸克—反夸克對,所有這些新生的夸克隨即聚成無色的強子。由於原來的夸克在某一方向上帶有大量動量,整串新粒子繼承了那個方向,形成一束準直的噴注。兩個朝相反方向甩出的夸克形成兩束背對背的噴注;額外發射的一個膠子則可能形成第三束噴注。
噴注是對撞機物理的日常「通貨」。實驗者無法直接看到夸克和膠子,於是他們從探測到的強子中重建噴注,並把每束噴注當作生出它的那個夸克或膠子的替身。數噴注、測量它們的能量和方向、辨認是哪種味的夸克引發了它們,正是做出發現的方式——膠子本身就是 1979 年通過三噴注事件的出現而首次顯形的,那是輻射出一個膠子的明白無誤的標誌。
一次電子—正電子碰撞產生一對夸克—反夸克,會顯現為兩束背對背的噴注;若夸克輻射出一個膠子,便出現第三束噴注——膠子正是這樣被發現的。
兩噴注和三噴注事件讓物理學家間接「看到」夸克和膠子。
噴注不是夸克本身——它是夸克所化成的級聯。不同的重建演算法可能把同一批強子歸併成略有差異的噴注,所以噴注是一個有用的替身,而非一個完全確定的對象。
又稱
另見