Elastic proton-proton collisions at high energies

Abstract

Pod vlivem běžně užívaného (avšak velmi zjednodušeného) popisu Coulomb-hadronové interference, který navrhli West a Yenni (1968), byly protony považovány za "průhledné" objekty; pružné srážky se interpretovaly jako centrálnější než srážky nepružné. Tuto vlastnost lze dát stěží do souladu s tím, že při většině hadronových kolizí dochází při velkých energiích ke vzniku mnoha jiných částic. Pomocí obecnějšího eikonalového modelu bude ukázáno, že protony mohou byt interpretovány v souladu s běžnými představami, tedy pružné srážky jako periferálnější než srážky nepružné. Bude popsán současný experiment TOTEM na urychlovači LHC v CERN, který je zaměřený na měření pružného rozptylu a difrakčních procesů protonů při nejvyšších energiích, kterých kdy bylo dosaženo. Eikonalový model bude podrobně popsán, zobecněn a za různých předpokladů použit k analýze experimentálních dat pružného rozptylu protonů při energii 52.8 GeV (starší data z ISR změřená v CERN) a také při mnohem vyšší energii 8 TeV (nová data TOTEMu). Bude studován dopad daných předpokladů na určení několika veličin specifikujících hadronovou interakci. Zejména budou diskutovány předpoklady mající vliv na chování pružných srážek v závislosti na impaktním parametru srážených protonů.

Under the influence of standardly used (however, very simplified) description of Coulomb-hadronic interference proposed by West and Yennie (1968) the protons have been interpreted as "transparent" objects; elastic collisions have been interpreted as more central than inelastic ones. This property may be hardly put in agreement with the fact that in the majority of hadronic collisions many different particles have been created at high energies. Using the more general eikonal model it will be shown that the protons may be interpreted in agreement with usual conception; elastic processes being more peripheral than inelastic ones. The contemporary TOTEM experiment at the LHC accelerator in CERN devoted to measurement of elastic pp scattering and diffractive processes at the highest ever reached energies will be described. The eikonal model will be explained to greater details, generalized and applied to experimental data of elastic pp collisions under different assumptions at 52.8 GeV (older ISR data measured at CERN) and also at much higher energy of 8 TeV (new TOTEM data). The impact of different assumptions on determination of several quantities specifying hadron interaction will be studied. Mainly the assumptions influencing behaviour of elastic collisions in dependence on impact parameter of colliding...