Hadronisierung

Hadronisierung ist der Prozess, durch den freigesetzte Quarks und Gluonen nach Hochenergievorgängen in colorneutrale Hadronen überführt werden. Farbladungen können nicht frei auftreten; daher verwandelt sich eine Quark‑Gluon‑Konfiguration in Hadronen, bevor sie detektiert wird. Die Hadronisierung erfolgt überwiegend in der nichtperturbativen Domäne der QCD, typischerweise bei einer Skala von rund 1 GeV, nachdem die partonische Shower abgeklungen ist.

Zwei dominante Klassen von Hadronisierungsmodellen dominieren die Praxis. Die Stringfragmentation modelliert Farbfelder als Strings, die sich verlängern und an bestimmten Stellen bricht; Quark‑Antiquark‑Paaren entstehen, wodurch schrittweise hadronische Endstaaten aufgebaut werden. Das Lund-String-Modell ist ein bekanntes Beispiel. Die Clusterfragmentation (etwa in HERWIG) fasst Farbfelder zu colorless Clustern zusammen, die in Hadronen zerfallen. In schweren-Ionenreaktionen kommt auch das statistische Hadronisierungsmodell zum Einsatz, das Hadronen nach statistischen Wahrscheinlichkeiten produziert.

Experimentell zeigen sich Hadronisierungseffekte in Jets aus e+e−‑Annihilation, in Tief-inelastischer Streuung und in Hadronkollisionen. Zentrale Größen sind Fragmentierungsfunktionen und die Verteilung des Hadronenimpulsanteils z, sowie Baryon/Meson-Verhältnisse und Strange-Quark-Produktion. Modelle werden an Multiplicities, Transversalimpulsen und Spektren gemessen und angepasst, um eine konsistente Beschreibung über Experimente hinweg zu erreichen.

Aus theoretischer Sicht verknüpft Hadronisierung nichtperturbative Dynamik mit perturbativer QCD: Die Shower-Phase wird durch pQCD beschrieben, die eigentliche Hadronbildung ist modellabhängig. Lattice QCD unterstützt das Verständnis der nichtperturbativen Mechanismen, bleibt aber in der Praxis begrenzt. Die Vorhersagen der Modelle werden stetig gegen experimentelle Daten getestet und verfeinert.