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arXiv 2302.07192hep-phhep-ex
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张量 Pomeron 方法下高能质子-质子碰撞中单光子的中心排他衍射产生

Central exclusive diffractive production of a single photon in high-energy proton-proton collisions within the tensor-Pomeron approach

Piotr Lebiedowicz, Otto Nachtmann, Antoni Szczurek

备注：
27 pages, 13 figures
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AI总结：

本文在 tensor-pomeron 模型中研究高能 pp→ppγ 的单光子中心排他产生，比较光产生与衍射/软光子轫致辐射，并给出 ALICE 可检验的运动学分布预言。

摘要：

我们在 tensor-pomeron（张量坡密子）模型中讨论了高能下反应 pp→ppγ 中通过不同融合过程产生光子的中心排他产生（CEP），该反应可在 RHIC 和 LHC 上获得。我们考虑两类过程：通过 photon-pomeron 和 photon-reggeon 融合反应的光产生贡献，以及通过 reggeon-pomeron 和 odderon-pomeron 融合反应的纯衍射贡献。我们给出了在中快度 |y|<2.5 和相对较低横动量 0.1 GeV<k⊥<1 GeV 下测量光子的预言。为检验本研究的主要结果，并不需要测量出射质子。这一点具有现实意义，例如适用于 LHC 上当前版本的 ALICE 探测器。文中给出了若干微分分布，例如关于 y、k⊥ 和 ω 的分布，它们分别是光子的快度、横动量绝对值和能量。我们表明，在上述指定的运动学区域中，光产生是一个重要过程。在那里，它产生的截面远大于衍射轫致辐射。这一点引人注目，因为 CEP 截面属于 α_em^3 量级，而轫致辐射截面仅为 α_em 量级。另一方面，在正向快度范围 |y|>4 和/或在极低 k⊥ 下，基本 pp→pp 反应源于强相互作用衍射的软光子轫致辐射比 CEP 更重要。我们将研究 pp 碰撞中这两种对软光子产生的贡献留给 LHC 上计划中的 ALICE 3 实验作为一项挑战。这可能为强子-强子碰撞中所谓的“软光子疑难”带来新的认识。

英文摘要：

We discuss central-exclusive production (CEP) of photons via different fusion processes in the reaction $pp \to pp γ$ at high energies, available at RHIC and LHC, within the tensor-pomeron model. We consider two types of processes, the photoproduction contribution via the photon-pomeron and photon-reggeon fusion reactions, and the purely diffractive contribution via the reggeon-pomeron and odderon-pomeron fusion reactions. We present predictions for the measurements of photons at midrapidity, $|{\rm y}| < 2.5$, and at relatively low transverse momentum, $0.1~{\rm GeV} < k_{\perp} < 1~{\rm GeV}$. To check the main results of our study the measurement of the outgoing protons is not necessary. This is of relevance, e.g., for the present version of the ALICE detector at the LHC. Several differential distributions, for instance, in ${\rm y}$, $k_{\perp}$ and $ω$, the rapidity, the absolute value of the transverse momentum, and the energy of the photon, respectively, are presented. We show that the photoproduction is an important process in the kinematic region specified above. There it gives a much larger cross section than diffractive bremsstrahlung. This is remarkable as the CEP cross section is of order $α_{\rm em}^{3}$ whereas the bremsstrahlung one is only of order $α_{\rm em}$. On the other hand, the soft-photon bremsstrahlung where the basic $pp \to pp$ reaction is due to strong interaction diffraction is more important than CEP in the forward rapidity range, $|{\rm y}| > 4$, and/or at very low $k_{\perp}$. We leave it as a challenge for the planned ALICE 3 experiment at the LHC to study these two contributions to soft photon production in $pp$ collisions. This could shed new light on the so called ``soft photon puzzle'' in hadron-hadron collisions.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

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