Was ist der Unterschied zwischen inklusiven und exklusiven Zerfällen?

Eine experimentelle Aufnahme

Exklusiv impliziert, dass Sie die Energie und den Impuls aller Produkte gemessen haben (na ja, mit einer Ausnahme, die ich weiter unten bespreche). Inklusive bedeutet, dass Sie möglicherweise einige der Produkte nicht gemessen haben.

Dies gilt sowohl für Streuprozesse als auch für Zerfälle.

Einige Dinge zu beachten:

• Exklusive Messungen ermöglichen es Ihnen, einen gut definierten physikalischen Prozess festzulegen, während inklusive Messungen Sie über eine Sammlung von Prozessen informieren können
• Es ist im Allgemeinen schwierig, neutrale Teilchen zu messen
• Wenn es mehr als ein paar Produkte gibt, fängt es an, viel Instrumentierung zu erfordern, um sie alle zuverlässig zu sammeln und (entscheidend) zu wissen, wie gut Sie dies getan haben

In dem Prozess, den Sie fragen, ob das Neutrino notwendigerweise unbeobachtet ist, wird die Messung inklusive, weiter an$X$im endgültigen Zustand wird oft verwendet, um nicht gemessene und nicht spezifizierte Dinge anzuzeigen (dh es bedeutet, dass die Messung von Natur aus inklusive ist). Hier nicht näher bezeichneter Fall umfasst Instrumente mit hoher Akzeptanz, bei denen Sie alle Ereignisse mit den angegebenen Produkten berücksichtigen: diejenigen, für die wir wissen$X$leer ist, die für die$X$nicht leer und gut charakterisiert ist, und diejenigen, für die$X$ist schlecht charakterisiert.

Theoretische Betrachtung

Ich bin mir weniger sicher, wie Theoretiker diese Begriffe verwenden, aber ich glaube, dass es eine Parallele gibt. So etwas wie: exklusiv bedeutet einen und nur einen Prozess, während inklusive alle Prozesse bedeutet, die die angegebenen Produkte beinhalten.

Konvergenz von Theorie und Experiment

Natürlich haben wir nicht wirklich etwas gelernt, bis wir Theorie und Experiment zusammengebracht haben, was für beide Gemeinschaften manchmal traumatisch ist. Immer noch sprechen ausschließliche Messungen und Berechnungen eindeutig von derselben Sache, und die Inklusivität kann mit einiger Sorgfalt beim Aufbau des Experiments und der Zusammenstellung der theoretischen Ergebnisse in Einklang gebracht werden.

Experimentatoren, die Exklusivität betrügen

Manchmal sprechen wir in der Kernphysik von Streumessungen als exklusiv , wenn es sich um einen nicht gemessenen, schweren, zurückprallenden Kern handelt. Die Annahme ist, dass es einen kleinen Bruchteil der gesamten beteiligten Energie und des Impulses trägt und vernachlässigt werden kann, obwohl dies ein gewisses Risiko darstellt, wenn der Kern in einem hoch angeregten Zustand verbleibt.

Insbesondere mein Dissertationsprojekt war am Laufen$A(e,e'p)$Reaktion (elastische Streuung von Protonen aus einem stationären Kernziel, bei dem der Strahl charakterisiert und sowohl das Proton als auch das ausgehende Elektron beobachtet wurden), und wir nahmen an, dass der verbleibende Kern weitgehend ungestört blieb und mit einem Impuls entgegen der Fermi-Bewegung des zurückprallte Zielproton.

Einige Bemerkungen zu theoretischen Fragen im Zusammenhang mit inklusiven/exklusiven Prozessen.

Zunächst einmal kümmern wir uns bei der Klassifizierung von inklusiven vs. exklusiven vs. semi-inklusiven nur um die endgültigen Hadronen .

Typischerweise sind exklusive Prozesse viel schwieriger zu berechnen als inklusive. Wenn Sie den Wirkungsquerschnitt eines inklusiven Prozesses berechnen, reicht es normalerweise aus, ihn auf Quark/Gluon-Ebene zu berechnen. Sie wissen, dass diese Quarks und Gluonen schließlich in einige Hadronen hadronisiert werden, aber in dieser Berechnung ist es Ihnen egal, wie genau das passieren wird. Wir integrieren also effektiv über den gesamten Endphasenraum von Hadronen, indem wir ihn gleich dem Phasenraum von Quarks/Gluonen setzen, den Sie zu berechnen wissen.

Wenn Sie sich von vollständig inklusiven zu weniger inklusiven Prozessen bewegen (Jet-Produktion, semi-inklusive Prozesse, exklusive Prozesse), versuchen Sie, einen Einblick in die Struktur des hadronischen Endzustands zu gewinnen. Und je mehr Details man sehen möchte, desto schwieriger wird die Berechnung. Es reicht nicht mehr aus, die Produktion von Quarks/Gluonen zu berechnen. Sie müssen nun ihre Wahrscheinlichkeit spezifizieren, in ein gegebenes Hadron oder eine Reihe von Hadronen zu hadronisieren (z. B. über Fragmentierungsfunktionen). Sie müssen Differentialverteilungen bezüglich mehr kinematischer Variablen als zuvor berücksichtigen. Sie müssen oft partonische Verteilungen verallgemeinern, aber Faktorisierungstheoreme sind für weniger exklusive Prozesse viel schwieriger zu beweisen. All dies macht exklusive Prozesse zumindest bei hohen Energien schwer berechenbar,

Gleichzeitig geben Ihnen exklusive Prozesse oft einen tieferen Einblick in die Struktur von Hadronen als die vollständig inklusiven. Beispielsweise ist inklusive tiefinelastische Streuung (DIS) nur für sehr wenige partonische Dichten empfindlich, selbst wenn der Polarisationsfreiheitsgrad berücksichtigt wird. Semi-inklusive und exklusive Prozesse in DIS (wie SIDIS, verschiedene diffraktive Prozesse, DVCS = deep virtual compton scattering) reagieren empfindlich auf viele neue partonische Verteilungen, die subtilere Aspekte der Struktur des Protons widerspiegeln. Deshalb werden sie studiert, obwohl sie so schwierig sind.

In unserer Theoriegruppe verwenden wir:

• inklusive Zerfall: für alle möglichen Prozesse
• partieller inklusiver Zerfall: für mehr als einen Prozess, aber nicht für alle
• exklusiver Zerfall: nur ein Prozess