夸克与强相互作用
喷注(jets)
当物理学家以巨大的能量把粒子对撞时,他们预期会撞松夸克和胶子。但由于禁闭,夸克或胶子永远无法独自远行。那么探测器实际记录到的是什么?不是单个夸克,而是一束紧凑、狭窄的普通粒子,几乎全朝同一方向飞去——像从一点射出的霰弹。这束聚焦的喷流就叫喷注,它是某个夸克或胶子曾被短暂释放的可见足迹。
碰撞之后那一瞬发生的事是这样的。一个高能夸克向外飞去,但强相互作用不让它裸着逃走。随着它移动,拖在身后的色弦一次又一次断裂成新的夸克—反夸克对,所有这些新生的夸克随即聚成无色的强子。由于原来的夸克在某一方向上带有大量动量,整串新粒子继承了那个方向,形成一束准直的喷注。两个朝相反方向甩出的夸克形成两束背对背的喷注;额外发射的一个胶子则可能形成第三束喷注。
喷注是对撞机物理的日常「通货」。实验者无法直接看到夸克和胶子,于是他们从探测到的强子中重建喷注,并把每束喷注当作生出它的那个夸克或胶子的替身。数喷注、测量它们的能量和方向、辨认是哪种味的夸克引发了它们,正是做出发现的方式——胶子本身就是 1979 年通过三喷注事件的出现而首次显形的,那是辐射出一个胶子的明白无误的标志。
一次电子—正电子碰撞产生一对夸克—反夸克,会显现为两束背对背的喷注;若夸克辐射出一个胶子,便出现第三束喷注——胶子正是这样被发现的。
两喷注和三喷注事件让物理学家间接「看到」夸克和胶子。
喷注不是夸克本身——它是夸克所化成的级联。不同的重建算法可能把同一批强子归并成略有差异的喷注,所以喷注是一个有用的替身,而非一个完全确定的对象。
又称
另见