Evento de tres aviones

En física de partículas , un evento de tres chorros es un evento con muchas partículas en estado final que parecen agruparse en tres chorros . Un solo chorro consta de partículas que se dispersan aproximadamente en la misma dirección. Se pueden trazar tres conos desde el punto de interacción, correspondientes a los chorros, y la mayoría de las partículas creadas en la reacción parecerán pertenecer a uno de estos conos. Estos eventos son actualmente la evidencia más directa disponible de la existencia de gluones , y fueron observados por primera vez por el experimento TASSO en el acelerador PETRA del laboratorio DESY . ^{[ 1 ]}

Dado que los chorros se producen normalmente cuando los quarks se hadronizan , y los quarks se producen solo en pares , se requiere una partícula adicional para explicar los eventos que contienen un número impar de chorros. La cromodinámica cuántica indica que esta partícula es un gluón particularmente energético, emitido por uno de los quarks, que se hadroniza de forma muy similar a como lo hace un quark.

Una característica particularmente llamativa de estos eventos, observados inicialmente en DESY y estudiados con gran detalle mediante experimentos en el colisionador LEP , es su coherencia con el modelo de cuerdas de Lund . Este modelo indica que las "cuerdas" de gluones de baja energía se formarán con mayor intensidad entre los quarks y los gluones de alta energía, y que la "ruptura" de estas cuerdas en nuevos pares quark-antiquark (parte del proceso de hadronización) dará lugar a hadrones "extraviados" entre los jets (y en el mismo plano). Dado que la interacción quark-gluón es más fuerte que la interacción quark-quark, estos hadrones se observarán con mucha menos frecuencia entre los dos jets de quarks. En consecuencia, el modelo predice que los hadrones extraviados no aparecerán entre dos de los jets, sino entre cada uno de ellos y el tercero. Esto es precisamente lo que se observa.

Como verificación, los físicos también han considerado eventos con un fotón producido en un proceso similar. En este caso, la interacción quark-quark es la única interacción fuerte , por lo que se forma una "cuerda" entre los dos quarks, y aparecen hadrones errantes entre los chorros correspondientes. Esta diferencia entre los eventos de tres chorros y los eventos de dos chorros con un fotón de alta energía, que indica que el tercer chorro tiene propiedades únicas bajo la interacción fuerte, solo puede explicarse si la partícula original en ese chorro es un gluón.

El razonamiento se ilustra a continuación. Los dibujos no son diagramas de Feynman ; son "instantáneas" en el tiempo y muestran dos dimensiones espaciales.

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  Dos quarks (líneas continuas) y un gluón (línea curva) se separan, y las cuerdas (barras rojas) se encuentran principalmente entre el gluón y cada quark.
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  Como resultado, se forman tres chorros (conos), con hadrones adicionales (flechas) encontrados donde se formaron las cuerdas.
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  A modo de comparación, los físicos analizaron eventos con dos quarks y un fotón (línea ondulada). En este caso, la cuerda se forma únicamente entre quarks.
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  Por lo tanto, se encuentran hadrones adicionales únicamente entre los dos chorros, lo cual es inconsistente con las observaciones.

El ángulo de Ellis-Karliner es el ángulo cinemático entre los chorros de mayor energía en un evento de tres chorros. ^{[ 2 ]} El ángulo no se mide en el sistema de referencia del laboratorio , sino en un sistema de referencia acelerado a lo largo de la energía del chorro de mayor energía, de modo que el segundo y el tercer chorro estén espalda con espalda. Al medir la distribución del ángulo de Ellis-Karliner en el anillo de almacenamiento de electrones y positrones PETRA en DESY , los físicos determinaron que el gluón tiene espín uno en lugar de espín cero o espín dos. ^{[ 3 ] [ 4 ]} Experimentos posteriores ^{[ 5 ]} en el anillo de almacenamiento LEP en el CERN confirmaron este resultado.

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