การเกิดแฮดรอน (หรือhadronisation ) คือกระบวนการสร้างแฮดรอนจากควาร์กและกลูออนการเกิดแฮดรอนมีสองสาขาหลัก ได้แก่ การแปลง พลาสมาควาร์ก-กลูออน (QGP) ^{[ 1 ]}และการสลายตัวของสตริงสีเป็นแฮดรอน^{[ 2 ]}การแปลงพลาสมาควาร์ก-กลูออนเป็นแฮดรอนได้รับการศึกษาใน การจำลองเชิงตัวเลข QCD แบบแลตติสซึ่งมีการสำรวจในการทดลองไอออนหนักเชิงสัมพัทธ ภาพ ^{[ 3 ]}การเกิดแฮดรอนจากพลาสมาควาร์ก-กลูออนเกิดขึ้นไม่นานหลังจากบิ๊กแบงเมื่อพลาสมาควาร์ก-กลูออนเย็นตัวลงจนถึงอุณหภูมิฮาเกดอร์น (ประมาณ 150  MeV ) เมื่อควาร์กและกลูออนอิสระไม่สามารถดำรงอยู่ได้^{[ 4 ] ในการแตกสตริง แฮดรอนใหม่กำลังก่อตัวขึ้นจากควาร์ก แอนติควาร์ก และบางครั้งกลูออน ซึ่งถูก สร้าง}ขึ้นเองจากสุญญากาศ^{[ 5} ]

คำอธิบายที่ประสบความสำเร็จอย่างสูงของการเกิดแฮดรอนของ QGP นั้นขึ้นอยู่กับการถ่วงน้ำหนักพื้นที่เฟสทางสถิติ^{[ 6 ]}ตามแบบจำลองการผลิตอนุภาคของ Fermi–Pomeranchuk ^{[ 7 ]}แนวทางนี้ได้รับการพัฒนามาตั้งแต่ปี 1950 โดยเริ่มแรกเป็นการอธิบายเชิงคุณภาพของการผลิตอนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรง เดิมทีไม่ได้มีจุดประสงค์เพื่อเป็นการอธิบายที่แม่นยำ แต่เป็นการประมาณค่าพื้นที่เฟสของขีดจำกัดบนของผลผลิตอนุภาค ในปีต่อมามีการค้นพบเรโซแนนซ์แฮดรอนจำนวนมากRolf Hagedornได้เสนอแบบจำลองบูตสแตรปทางสถิติ (SBM) ซึ่งช่วยให้สามารถอธิบายปฏิสัมพันธ์ของแฮดรอนในแง่ของน้ำหนักเรโซแนนซ์ทางสถิติและสเปกตรัมมวลเรโซแนนซ์ สิ่งนี้เปลี่ยนแบบจำลอง Fermi–Pomeranchuk เชิงคุณภาพให้กลายเป็นแบบจำลองการเกิดแฮดรอนทางสถิติที่แม่นยำสำหรับการผลิตอนุภาค^{[ 8 ]}อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติของปฏิสัมพันธ์ของแฮดรอนนี้ก่อให้เกิดความท้าทายสำหรับแบบจำลองการเกิดแฮดรอนทางสถิติ เนื่องจากผลผลิตของอนุภาคมีความไวต่อสถานะเรโซแนนซ์แฮดรอนมวลสูงที่ไม่สามารถระบุได้ แบบจำลองแฮดรอนไนเซชันเชิงสถิติถูกนำมาใช้ครั้งแรกในการชนกันของไอออนหนักเชิงสัมพัทธภาพในปี 1991 ซึ่งนำไปสู่การค้นพบสัญญาณแอนติแบริออนแปลกแรกของพลาสมาควาร์ก-กลูออนที่ค้นพบที่CERN ^{[ 9 ] [ 10 ]}

QCD (Quantum Chromodynamics) ของกระบวนการแฮดรอนไนเซชันยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ แต่มีการสร้างแบบจำลองและกำหนดพารามิเตอร์ในการศึกษาเชิงปรากฏการณ์หลายเรื่อง รวมถึงแบบจำลองสตริงลุนด์ และ แผนการประมาณQCDระยะไกลต่างๆ^{[ 5 ] [ 11 ] [ 12 ]}

กรวยแคบของอนุภาคที่สร้างขึ้นจากการเกิดแฮดรอนของควาร์ก เดี่ยว เรียกว่าเจ็ตในเครื่องตรวจจับอนุภาคจะมีการสังเกตเจ็ตมากกว่าควาร์ก ซึ่งการมีอยู่ของควาร์กจะต้องอนุมานเอาเอง แบบจำลองและแผนการประมาณค่าและการเกิดแฮดรอนของเจ็ตที่ทำนายไว้ หรือ^การแตกตัว ได้รับการเปรียบเทียบอย่างกว้างขวางกับการวัดในการทดลองฟิสิกส์อนุภาคพลังงานสูง^หลายรายการเช่นTASSO [ ^{13 ]} OPAL ^{[ 14 ]}และH1 ^{[ 15} ]

กระบวนการเกิดแฮดรอนไนเซชันสามารถศึกษาได้โดยใช้ การจำลองแบบ มอนเตคาร์โลหลังจากที่การปล่อยอนุภาคสิ้นสุดลง อนุภาคเสมือน ( partons ) ที่มีค่าความเป็นเสมือน (ระยะห่างของอนุภาคเสมือนจากเปลือก ) อยู่ในระดับเดียวกับมาตราส่วนการตัดขอบจะยังคงอยู่ จากจุดนี้เป็นต้นไป อนุภาคเสมือนจะอยู่ใน ระบอบ การถ่ายโอนโมเมนตัม ต่ำ และระยะทางไกล ซึ่ง ผลกระทบ ที่ไม่ใช่แบบรบกวนจะมีความสำคัญ ผลกระทบที่เด่นที่สุดคือการเกิดแฮดรอนไนเซชัน ซึ่งเปลี่ยนอนุภาคเสมือนให้กลายเป็นแฮดรอนที่สังเกตได้ ยังไม่มีทฤษฎีที่แน่นอนสำหรับการเกิดแฮดรอนไนเซชัน แต่มีแบบจำลองที่ประสบความสำเร็จสองแบบสำหรับการกำหนดพารามิเตอร์

แบบจำลองเหล่านี้ใช้ภายในตัวสร้างเหตุการณ์ซึ่งจำลองเหตุการณ์ทางฟิสิกส์ของอนุภาค มาตราส่วนที่อนุภาคย่อยถูกส่งไปยังกระบวนการแฮดรอนไนเซชันนั้นถูกกำหนดโดยส่วนประกอบ Shower Monte Carlo ของตัวสร้างเหตุการณ์ แบบจำลองแฮดรอนไนเซชันโดยทั่วไปจะเริ่มต้นที่มาตราส่วนที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาสำคัญหากไม่ได้ตั้งค่าอย่างถูกต้องภายใน Shower Monte Carlo ตัวเลือกทั่วไปของ Shower Monte Carlo คือPYTHIAและ HERWIG แต่ละแบบจำลองนี้สอดคล้องกับแบบจำลองการกำหนดพารามิเตอร์หนึ่งในสองแบบ

อย่างไรก็ตาม ควาร์กท็อปสลายตัวผ่านแรงอ่อนด้วยอายุเฉลี่ย 5×10 ⁻²⁵วินาที ซึ่งแตกต่างจากปฏิกิริยาอ่อนอื่นๆ ทั้งหมด ซึ่งโดยทั่วไปจะช้ากว่าปฏิกิริยาแรงมาก การสลายตัวของควาร์กท็อปด้วยแรงอ่อนนั้นสั้นกว่าช่วงเวลาที่แรงแรงของ QCD ทำงานอย่างเป็นเอกลักษณ์ ดังนั้นควาร์กท็อปจึงสลายตัวก่อนที่จะสามารถเกิดแฮดรอนไนเซชันได้^{[ 16 ]} ดังนั้น ควาร์กท็อปจึงเกือบจะเป็นอนุภาคอิสระ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}