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Solución:
La componente del momento transversal (es decir, perpendicular) a la línea del haz.
Su importancia surge porque el momento a lo largo de la línea de luz puede ser un remanente de las partículas del haz, mientras que el momento transversal siempre está asociado con cualquier física que suceda en el vértice.
Es decir, cuando chocan dos protones, cada uno viene con tres quarks de valencia y un número indeterminado de quarks marinos y gluones. Todos aquellos que no interactúan siguen acelerando por la tubería (movimiento de módulo de Fermi e interacción de estado final).
Pero los partones que reaccionan lo hacen en promedio* en reposo en el marco del laboratorio, por lo que, en promedio, rociarán la basura resultante de manera uniforme en todas las direcciones. Al observar el momento transversal, obtiene una muestra bastante clara de “cosas resultantes de partes que interactúan” y no “cosas resultantes de partes que no interactúan”.
También hay ventajas relacionadas con la ingeniería del detector.
* Solo en promedio. Los eventos individuales pueden involucrar partículas de alto Bjorken $x$ y estar muy lejos de estar en reposo en el marco del laboratorio.
Las colisiones de protones son complicadas, porque el protón tiene un gran lío dentro. Para ver colisiones simples, desea encontrar aquellos casos en los que un solo quark o gluón, un solo partón, se dispersó de otro partón en una colisión casi directa. Tales colisiones son relativamente raras, la mayoría de las colisiones de protones son movimientos colectivos difractivos de todo el protón, pero de vez en cuando se ve una colisión fuerte.
La característica de una colisión fuerte es que obtiene partículas cuyo momento está muy alejado de la dirección de la línea del haz. Este es un evento de “P_T alto”. Un electrón P_T alto generalmente significa que un partón cargado eléctricamente (un quark) colisionó con algún otro partón y emitió un fotón duro o un Z que luego produjo un electrón y un positrón. Alternativamente, podría significar que el quark emitió un bosón W, y esto produjo un electrón y un neutrino. Alternativamente, podría ser un proceso de orden superior en la interacción fuerte, donde dos gluones produjeron un quark-antiquark, y una de las líneas de quarks emitió un bosón electrodébil, que se descompuso leptónicamente.
El punto es que, de cualquier manera que haya sucedido, el evento indica que ocurrió una colisión dura y limpia entre dos partones, y esta es una indicación útil de que el evento fue interesante, lo que dará pistas útiles sobre la nueva física si eventos similares se aíslan y contado
La razón por la que P_T es importante es porque cuando el evento de colisión real es una colisión de corta distancia dominada por QCD perturbativo, las partículas salientes casi siempre están alejadas de la línea de luz en una cantidad significativa. Incluso en eventos interesantes, cuando las partículas salientes están cerca de la dirección del haz, es difícil distinguir esto del caso mucho más común de una colisión cercana, que conduce a la dispersión difractiva.
La dispersión difractiva es el mecanismo dominante de la dispersión protón protón (o dispersión protón antiprotón) a altas energías. La sección transversal para eventos de difracción se calcula mediante la teoría de Regge, utilizando la trayectoria de Pomeron. Este tipo de física no ha sido tan interesante para los físicos desde mediados de los 70, pero más por razones políticas. Es difícil de calcular y tiene poca conexión con la teoría de campo que está tratando de encontrar. Pero la teoría de Regge está matemáticamente íntimamente relacionada con string teoría, y tal vez vuelva a estar de moda.
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