Partoninteracties

Partoninteracties verwijzen naar de interacties tussen partonen in hadrons, met name quarks en gluonen. In hoge-energiebotsingen spelen deze interacties een centrale rol in de beschrijving van processen binnen Quantum Chromodynamics (QCD). Binnen het partonmodel wordt de structuur van een hadron beschreven door partondistributiefuncties (PDF’s), die aangeven met welke waarschijnlijkheid een parton een bepaald aandeel van het hadron’s momentum draagt.

De berekening van kruis-secties voor hadron-hadron botsingen maakt gebruik van factorisatie: de totale kruissectie is een convolutie van PDFs met parton-niveau kruis-secties, die met perturbatieve QCD berekend kunnen worden bij grote afstandsschalen (hoog Q^2). De sterke interactie wordt bestuurd door de coupling αs, die afhankelijk is van de schaal en daarmee de precisie van berekeningen bepaalt.

Na de primaire hard scattering volgen parton showers, bestaande uit initial-state radiation (ISR) en final-state radiation (FSR), waarbij extra gluonuitstraling en parton-splitsingen plaatsvinden. Vervolgens ondergaan de partonen hadronisatie, waarbij ze veranderen in hadrons via fragmentatieprocessen. Deze stappen vormen de basis van moderne simulaties van botsingen en zijn noodzakelijk om de detectorrespons te modelleren.

Naast de primaire interactie spelen meerdere parton-interacties (MPI) een belangrijke rol in proton-proton botsingen bij hoge energie. In één botsing kunnen meerdere parton-parton-interacties plaatsvinden, wat bijdraagt aan de onderliggende gebeurtenis en aan de achtergrond in de detector. MPI en de onderliggende gebeurtenis worden gemodelleerd in event generators en zijn cruciaal voor de interpretatie van experimentele data.