Кинематика столкновения лептона с партоном

Будем рассматривать столкновение быстро движущегося нуклона с лептоном. При высоких энергиях можно пренебречь поперечным импульсом кварка по сравнению с его продольным импульсом. Обозначим 4-импульс кварка через где - 4-импульс нуклона, Найдем -квадрат полной энергии лептона и кварка в системе их центра масс:

В результате столкновения импульс кварка становится равным

Поскольку масса партоиа равна нулю, то

и, следовательно,

Мы видим, что величина введенная в предыдущем разделе, имеет простую интерпретацию на языке партонной модели. Простую партонную интерпретацию имеет и величина - доля первоначальной энергии лептона, уносимая адронами. Если обозначить через угол рассеяния лептоиа в системе центра инерции лептон—кварк, то

Напомним выражения для мандельштамовских переменных :

Каким образом упругое рассеяние лептона на кварке приводит к неупругому рассеянию лептона на нуклоне? Воспользуемся аналогией: представим себе вместо нуклона атом, а вместо партона — один из электронов этого атома. Выбивание электрона приводит к неупругой ионизации атома. Но выбитый электрон наблюдаем. А что происходит с выбитым партоном—кварком? Столкновение лептона с кварком происходит на малых расстояниях (при больших где кварки почти свободны, однако по мере разлета кварков они начинают все более сильно взаимодействовать друг с другом, обмениваясь мягкими глюонами и рождая в вакууме пары . В результате быстрый цветной кварк дает

белую адронную струю. Этот сложный и не до конца понятный процесс, тесно связанный с механизмом пленения цвета, называют адронной фрагментацией партона.