Techniklexikon

Hadron-Jets

Teilchenphysik, gebündelte Strahlen auslaufender Hadronen, wie sie im Detektor bei Beschleunigerenergien E_cm > 10 GeV häufig beobachtet werden. Es wurden zwei, drei, vier und mehr Jets im Endzustand beobachtet. Die Jet-Bildung wird durch die sogenannte »Fragmentierungs-Hypothese« erklärt: ein bei einer Elementarteilchen-Reaktion erzeugtes hochenergetisches Parton (Quark oder Gluon) fragmentiert in ein Bündel - einen »Jet« - von Hadronen, die sich den Gesamtimpuls des Hadrons aufteilen. Ein einzelnes Parton kann nicht als freies Teilchen den Reaktionsbereich verlassen, wie dies z.B. für auslaufende Leptonen ohne weiteres möglich ist, da es nicht farbneutral (kein Color-Singulett) ist. Es steht durch Austausch von Gluonen oder Erzeugung von -Paaren in Wechselwirkung mit den anderen farbgeladenen Teilchen im Endzustand der Reaktion und schauert in einem komplizierten Prozess auf in ein Bündel farbneutraler Hadronen, die als physikalische Zustände im Detektor nachgewiesen werden können (Confinement). Der ursprüngliche partonische Prozess lässt sich mit Hilfe der QCD störungstheoretisch berechnen. Damit gelingt die Vorhersage von Jetraten- und Winkelverteilungen. Umgekehrt lassen sich damit die Vorhersagen der QCD im Detail experimentell überprüfen. Präzise Vorhersagen müssen auch den Prozess der Hadronisierung beschreiben (sog. Fragmentationsmodelle), wodurch sich eine gewisse Modellabhängigkeit nicht vermeiden lässt.

Hadron-Jets 1: Beispiel für ein Drei-Jet-Ereignis, das mit dem JADE-Detektor am e⁺e^--Collider PETRA am DESY, Hamburg, aufgenommen wurde.

Hadron-Jets 2: Mikroskopische Deutung eines Drei-Jet-Ereignisses: Aus der Zerstrahlung des e⁺e^--Paares entsteht zunächst ein Quark-Antiquark-Paar, das Quark strahlt danach ein Gluon (G) ab, das den dritten Jet bildet.