Фоторождение векторных мезонов в ультрапериферических столкновениях на Большом Адронном Коллайдере тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Крышень Евгений Леонидович

• Крышень Евгений Леонидович
• доктор наук
• 2024

Оглавление диссертации доктор наук Крышень Евгений Леонидович

Введение

Глава 1. Расчет сечений фоторождения векторных мезонов в ультрапериферических столкновениях

1.1. Расчет потока фотонов

1.2. Фоторождение векторных мезонов на протоне

1.3. Ядерные экранировки

1.4. Фоторождение легких векторных мезонов на ядрах в модели Грибова-Глаубера

1.5. Фоторождение тяжелых векторных мезонов на ядрах в пертурбативной КХД

1.6. Фоторождение векторных мезонов в дипольной модели

1.7. Основные выводы

Глава 2. Методика исследования ультрапериферических столкновений в эксперименте ALICE

2.1. Описание экспериментальной установки

2.2. Триггерная система эксперимента

2.3. Отбор ультрапериферических событий

2.4. Определение интегральной светимости

2.5. Определение эффективности вето

2.6. Монте-Карло моделирование ультрапериферических событий

2.7. Основные выводы

Глава 3. Измерения сечений фоторождения J/ф в ультрапериферических p—Pb столкновениях

3.1. Анализ p-Pb столкновений при энергии sNN = 5.02 ТэВ

3.2. Анализ p-Pb столкновений при энергии sNN = 8.16 ТэВ

3.3. Энергетическая зависимость эксклюзивного фоторождения J/ф на протоне

3.4. Сечение дифракционного фоторождения J/ф на протоне

3.5. Основные выводы

Глава 4. Измерения сечений фоторождения J/ф и ^(28)-мезонов в ультрапериферических Pb—Pb столкновениях

4.1. Результаты измерений при энергии sNN = 2.76 ТэВ

4.2. Анализ РЬ-РЬ столкновений при энергии ^^^ = 5.02 ТэВ

4.3. Определение систематических погрешностей

4.4. Сечения когерентного рождения Л/ф и -0(28)-мезонов

4.5. Измерение сечений когерентного рождения Л/ф, сопровождающихся электромагнитной диссоциацией ядер

4.6. Извлечение фотоядерных сечений когерентного рождения Л/ф

4.7. Извлечение фактора ядерного подавления

4.8. Измерение ¿-зависимости сечения фоторождения Л/ф

4.9. Основные выводы

Глава 5. Измерения сечений фоторождения р0-мезонов в ультрапериферических РЪ—РЪ и Хе—Хе столкновениях

5.1. Результаты измерений в РЬ-РЬ столкновениях при энергии = 2.76 ТэВ

5.2. Анализ РЬ-РЬ столкновений при энергии ^^^ = 5.02 ТэВ

5.3. Анализ Хе-Хе столкновений при энергии у/^^ = 5.44 ТэВ

5.4. Энергетическая зависимость сечения фоторождения р°

5.5. Основные выводы

Глава 6. Перспективы изучения фотон-ядерных и фотон-фотонных столкновений на Большом Адронном Коллайдере

6.1. Перспективы изучения фотон-ядерных взаимодействий

6.2. Перспективы поиска новой физики в фотон-фотонных столкновениях

6.3. Основные выводы

Заключение

Доклады на конференциях и семинарах

Основные публикации по теме диссертации

Список цитированной литературы

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фоторождение векторных мезонов в ультрапериферических столкновениях на Большом Адронном Коллайдере»

Актуальность работы

Калибровочная теория сильных взаимодействий, квантовая хромодинамика (КХД), успешно описывает динамику кварков и глюонов и является одной из ключевых составляющих Стандартной модели. Расчеты в пертурбативной КХД, описывающие взаимодействия при больших переданных импульсах и малых расстояниях, прекрасно согласуются с экспериментальными данными. Но на больших расстояниях, соответствующих малым переданным импульсам, теория возмущений в КХД становится неприменимой. Многие процессы в этом непертурбативном режиме по-прежнему далеки от полного понимания. Одним из ключевых вопросов в непертурбативной КХД является структура нуклонов и ядер, которая обычно изучается в терминах партонных функций распределения, описывающих плотность вероятности нахождения партона с определенной долей продольного импульса х нуклона при масштабе разрешения . Партонные функции распределения определяются из экспериментальных данных, в основном из экспериментов по глубоко неупругому рассеянию [1]. Благодаря факторизации, то есть тому факту, что интерференционные эффекты между процессами на больших и малых расстояниях являются пренебрежимо малыми, партонные функции, определенные в экспериментах по глубоко неупругому рассеянию, оказываются универсальными и активно используются для расчета сечений жестких процессов.

Одной из ключевых особенностей поведения функции распределения глюонов, измеренных в экспериментах по глубоко неупругому рассеянию, является быстрый степенной рост с уменьшением значений х. Однако, ожидается, что при достаточно малых х нелинейные эффекты, связанные с рекомбинацией глюонов при больших плотностях, приведут к "насыщению" глюонной функции распределения [2]. Тем не менее до настоящего времени явных доказательств насыщения не обнаружено.

Кроме того, функции распределения партонов внутри ядра существенно изменяются по сравнению с партонными функциями протона. В частности, ядерные партонные распределения при х < 10-2 демонстрируют явное подавление по сравнению с протонными функциями, что объясняется эффектом ядерных экранировок [3]. Для описания партонных распределений ядер активно используют различные параметризации, основанные на глобальной аппроксимации данных по глубоко неупругому рассеянию на ядрах и рождению двуструйных событий и электрослабых бозонов в р-РЬ столкновениях. Эти параметризации характеризуются большими неопределенностями из-за ограниченного кинематического покрытия доступных данных. В частности, ядерные функции распределения глюонов при малых значениях

х < 10-3 до настоящего времени практически не были ограничены экспериментальными данными.

Измерение сечений фоторождения тяжелых векторных мезонов в процессе 7А ^ VA является одним из многообещающих инструментов для изучения глюонной плотности в протоне и глюонных экранировок в ядрах при малых х на масштабе порядка |m^, где ту — масса векторного мезона. Это связано с тем фактом, что в лидирующем порядке теории возмущений КХД эксклюзивные сечения фоторождения векторных мезонов оказываются пропорциональными квадрату глюонной плотности адрона-мишени [4]. Кроме того, измерение сечений фоторождения р0-мезонов при больших энергиях позволяет изучать ядерные экранировки на более мягких масштабах в непертурбативной области [5].

Для изучения сечений фоторождения векторных мезонов можно использовать ультрапериферические столкновения (УПС) тяжелых ионов, которые характеризуются прицельными параметрами больше суммы радиусов сталкивающихся ядер [6]. В приближении Вайцзек-кера-Вильямса релятивистские ядра можно рассматривать как источники квазиреальных фотонов, потоки которых пропорциональны квадрату заряда ядра. Ультрапериферические столкновения тяжелых ионов на Большом Адронном Коллайдере (БАК) предоставляют уникальную возможность измерения сечений фоторождения векторных мезонов в новом ранее недоступном диапазоне энергий.

Цель диссертационной работы. Основная цель диссертационной работы состоит в исследовании фоторождения векторных мезонов в ультрапериферических столкновениях, которое включает как проведение теоретических расчетов, так и экспериментальные измерения на установке ALICE на БАК. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

• Расчет сечений фоторождения тяжелых векторных мезонов в приближении лидирующих твистов в ультрапериферических Pb-Pb столкновениях при энергии у/snn = 5.02 ТэВ.

• Расчет сечений фоторождения легких векторных мезонов в подходе Грибова-Глаубера в ультрапериферических Pb-Pb столкновениях при энергии yjSnn = 5.02 ТэВ и в Xe-Xe столкновениях при энергии у/sNN = 5.44 ТэВ ТэВ.

• Разработка триггерной стратегии для набора данных в ультрапериферических столкновениях в эксперименте ALICE.

• Измерение энергетической зависимости сечений эксклюзивного рождения J/ф в ультрапериферических p-Pb столкновениях при энергиях ^JsNN = 5.02 ТэВ и 8.16 ТэВ в

эксперименте ALICE.

• Измерение сечений рождения J/ф и ^(2S) мезонов в ультрапериферических Pb-Pb столкновениях при энергии yjsnn = 5.02 ТэВ. Извлечение энергетической зависимости сечений когерентного фоторождения J/ф мезонов и фактора ядерного подавления из сечений, измеренных в УПС, сопровождающихся диссоциацией одного или обоих сталкивающихся ядер.

• Измерение сечений когерентного рождения р°-мезонов в центральной области быстрот в ультрапериферических Pb-Pb столкновениях при энергии yjsnn = 5.02 ТэВ и в Xe-Xe столкновениях при энергии ^/snn = 5.44 ТэВ. Исследование А-зависимости измеренных сечений.

• Изучение возможностей исследования фотон-протонных, фотон-ядерных и фотон-фотонных взаимодействий в эксперименте ALICE в будущих сеансах работы Большого Ад-ронного Коллайдера.

Научная новизна. В представленном цикле работ сечения фоторождения тяжелых векторных мезонов были впервые измерены с использованием ультрапериферических столкновений.

В ультрапериферических p-Pb столкновениях впервые измерены сечения эксклюзивного фоторождения J/ф на протоне. По сравнению с результатами по фоторождению J/ф, полученными на коллайдере HERA, диапазон энергий расширен более чем в два раза. Степенная зависимость сечения, измеренная вплоть до энергии фотон-протонных столкновений Wip ~ 700 ГэВ, свидетельствует об отсутствии явных сигналов насыщения глюонных плотностей вплоть до бьеркеновских х ~ 10-5.

Когерентное сечение фоторождения J/ф впервые измерено на ядрах свинца в широком диапазоне энергий от 20 до 800 ГэВ. Из измеренных факторов подавления J/ф впервые получено надежное экспериментальное свидетельство о значительных эффектах глюонных экранировок при малых х ~ 10-5.

Впервые измерено сечение рождения р°-мезонов в ультрапериферических Pb-Pb и Xe-Xe столкновениях и исследована А-зависимость сечения когерентного фоторождения р°-мезонов. Наблюдаемое подавление сечений по сравнению с импульсным приближением свидетельствует о важности учета грибовских экранировок.

Разработанные в проведенном цикле работ методики обработки экспериментальных данных широко используются в экспериментах на БАК для анализа УПС. Выполненные измерения позволяют проверить предсказания различных моделей фоторождения векторных

мезонов на протонах и ядрах.

Научная и практическая значимость.

Проведенные измерения сечений фоторождения тяжелых векторных мезонов и глюон-ных экранировок являются критически важными для точного описания начального состояния ядро-ядерных столкновений и интерпретации всех измерений, проводимых в столкновениях тяжелых ионов на БАК. В частности, точность описания жестких процессов сильно зависит от продольного распределения импульсов глюонов внутри ядра, описываемых глю-онными функциями распределения, а распределение и флуктуации глюонной плотности в плоскости прицельных параметров важны для правильной интерпретации наблюдаемых величин, связанных с азимутальной анизотропией импульсов частиц и многочастичными корреляциями.

Проведенные измерения сечений фоторождения р°-мезонов свидетельствуют о важности учета грибовских экранировок в столкновениях ядер при высоких энергиях.

Разработанные методики изучения процессов фоторождения векторных мезонов в ультрапериферических столкновениях оказываются востребованными и в других измерениях, например в исследованиях фотон-фотонных взаимодействий в УПС тяжелых ионов и измерениях центральных дифракционных событий в протон-протонных столкновениях. Проведенные исследования возможных измерений фотон-протонных, фотон-ядерных и фотон-фотонных взаимодействий в будущих сеансах работы БАК необходимы для планирования работы эксперимента ALICE и стратегии анализа данных.

Методология исследования

Теоретические расчеты сечений фоторождения легких векторных мезонов проведены в формализме Грибова-Глаубера с учетом неупругих экранировок. Расчеты сечений фоторождения тяжелых векторных мезонов проведены в рамках пертурбативной КХД с использованием фактора глюонных экранировок, либо рассчитанного в приближении лидирующих твистов, либо полученного в глобальной параметризации ядерных партонных распределений EPS09. Обоснование использованных теоретических подходов подробно изложено в главе 1.

Экспериментальные измерения сечений фоторождения векторных мезонов были проведены стандартным методом определения выходов соответствующих резонансов в спектрах по инвариантной массе дочерних частиц. Методика измерения сечений в ультрапериферических столкновениях подробно изложена в главе 2 и других главах диссертационной работы.

Положения, выносимые на защиту:

• Результаты расчетов сечений когерентного и некогерентного фоторождения тяжелых

векторных мезонов в зависимости от быстроты и квадрата переданного импульса в ультрапериферических РЬ-РЬ столкновениях в приближении лидирующих твистов.

• Результаты расчетов сечений когерентного и некогерентного фоторождения легких векторных мезонов в зависимости от быстроты в ультрапериферических РЬ-РЬ столкновениях в формализме Грибова-Глаубера.

• Методика извлечения глюонных экранировок из экспериментальных измерений когерентного рождения тяжелых векторных мезонов в ультрапериферических столкновениях.

• Результаты измерений энергетической зависимости сечений эксклюзивного фоторождения 3/ф на протоне в диапазоне энергий от 20 до 700 ГэВ, извлеченные из сечений рождения 3/ф в зависимости от быстроты в ультрапериферических р-РЬ столкновениях. Измеренные сечения свидетельствуют об отсутствии явных сигналов насыщения глюонных плотностей вплоть до бьеркеновских х ~ 10-5.

• Результаты измерений сечения когерентного рождения 3/ф в центральной и форвардной области быстрот в ультрапериферических РЬ-РЬ столкновениях при энергии 5.02 ТэВ. Расчеты в приближении лидирующих твистов находятся в согласии с измеренными сечениями в широкой области быстрот, кроме промежуточной области у ^ 2.5, где измеренные сечения оказываются значительно выше предсказаний.

• Результаты измерений сечения когерентного рождения мезонов в ультрапериферических РЬ-РЬ столкновениях при энергии = 5.02 ТэВ, свидетельствующих о том, что эффекты ядерного подавления оказываются близкими по величине для 1Б и 2Б состояний чармония.

• Результаты измерений сечения когерентного рождения 3/ф в ультрапериферических РЬ-РЬ столкновениях при энергии = 5.02 ТэВ, сопровождающихся дополнительным обменом фотонами и диссоциацией одного или обоих сталкивающихся ядер. Из измеренных сечений извлечена энергетическая зависимость сечений когерентного фоторождения Л/0 мезонов вплоть до энергий ~ 800 ГэВ и фактор ядерного подавления, который можно использовать в качестве фактора глюонных экранировок в широком диапазоне бьеркеновских х от 10-2 до 10-5 на масштабе ~ 3 ГэВ2.

• Результаты измерений ¿-зависимости сечений когерентного фоторождения 3/ф в ультрапериферических РЬ-РЬ столкновениях, которые можно использовать для исследования эффектов подавления глюонной плотности в плоскости прицельных параметров.

Результаты согласуются с предсказаниями в рамках приближения лидирующих твистов.

• Результаты измерений ¿-зависимости сечений некогерентного фоторождения J/ф в ультрапериферических Pb-Pb столкновениях, которые свидетельствуют о важности учета флуктуаций плотности партонов в ядрах.

• Результаты измерений сечения когерентного рождения р°-мезонов в ультрапериферических Pb-Pb столкновениях при энергии yjsnn = 5.02 ТэВ и Xe-Xe столкновениях при энергии yjsnn = 5.44 ТэВ. Измеренные сечения находятся в согласии с расчетами в рамках модели Грибова-Глаубера, что свидетельствует о важности учета грибовских экранировок. Измерения сечений фоторождения р°-мезонов, сопровождающихся дополнительным обменом фотонами и диссоциацией одного или обоих сталкивающихся ядер, находятся в хорошем согласии с предсказаниями моделей.

• Результаты расчетов ожидаемых статистических и систематических погрешностей факторов ядерного подавления для J/ф, ^(2S) и Y(1S) мезонов, которые могут быть измерены в ультрапериферических Pb-Pb столкновениях в будущих сеансах работы Большого Адронного Коллайдера.

Достоверность.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов базируется на использовании современных экспериментальных методик физики высоких энергий и общепринятых методов математической статистики, а также на сопоставлении полученных результатов с данными других экспериментов и теоретическими расчетами. Достоверность результатов также подтверждается их апробацией на международных конференциях и публикациями в реферируемых научных изданиях.

Апробация результатов работы.

Результаты, представленные в диссертации, докладывались на более чем 20-ти международных конференциях, среди которых можно выделить доклады на Quark Matter в 2017 году, Rencontres de Moriond в 2013 году, Deep Inetalstic Scattering Conference в 2019 году, Large Hadron Collider Physics Conference в 2015, 2018 и 2022 годах, International workshop on Multiple Partonic Interactions at the LHC в 2022 году, International Conference on Particle Physics and Astrophysics в 2022 году, International Workshop on Tau Lepton Physics в 2021 году, EPIPHANY Conference в 2019 году, International Workshop on High Energy Physics and Quantum Field Theory в 2015 году, Ломоносовской конференции в 2023 году, Балдинской конференции в 2019 году и других конференциях.

Результаты также представлялись на международных семинарах: два семинара CERN LHC Seminar в 2013 и 2019 годах, LHCC Open Session в 2021 году, EMMI NQM Seminar в GSI в 2019 году, EMMI Physics day в 2017 году, Collider Cross Talk в CERN в 2014 году и др.

Полный список докладов на конференциях и семинарах представлен в конце диссертации.

Публикации.

Материалы диссертации опубликованы в 35 печатных работах, из них 28 статей в рецензируемых журналах и 6 статей в сборниках трудов конференций.

Личный вклад автора.

Автор данной работы принимал активное участие в проведении эксперимента ALICE и наборе данных. Помимо участия в сменах, в 2012-2016 годах автор выполнял функции координатора триггерной системы (до 2014 года - в роли заместителя), в задачи которого входила разработка и реализация триггерной стратегии эксперимента, сбор и обсуждение требований к триггеру и условиям набора данных, координация работы и модернизация центрального триггерного процессора и триггерных подсистем, оценка качества набранных данных и координация стратегии отбора событий на уровне анализа данных. Начиная с 2014 года по настоящее время, автор руководит рабочей группой по отбору событий, в функции которой входит оценка качества набранных данных, определение интегральной светимости, исследование и оптимизация критериев режекции фоновых событий, разработка и поддержка общего программного обеспечения, включающего стандартизованные алгоритмы отбора. C 2019 года автор входит в координационный комитет группы подготовки данных.

В 2017-2019 годах автор выполнял функции координатора рабочей группы по физике дифракционных и ультрапериферических событий, отвечал за координацию работы трех групп анализа данных, разработку триггерной стратегии для отбора дифракционных и ультрапериферических событий, подготовку Монте-Карло данных, рецензирование статей, докладов и материалов конференций. Начиная с 2021 года, автор является членом комитета по конференциям и отвечает за рецензирование аннотаций и докладов, представляемых участниками коллаборации по тематике ультрапериферических и дифракционных событий.

Автор принимал активное участие в анализе данных ультрапериферических столкновений. Основной вклад автора состоит в следующем:

• Автор отвечал за формирование триггерной стратегии для регистрации ультрапериферических столкновений, включая внедрение изменений в алгоритмы формирования триггерных сигналов детекторов SPD и TOF. В частности был предложен и внедрен

триггер для регистрации эксклюзивного рождения J/ф в промежуточной области быстрот, в которой один из лептонов распада регистрируется в центральном барреле, а второй в мюонном спектрометре эксперимента.

• Автор разработал стратегию и программное обеспечение для расчета интегральной светимости ультрапериферических столкновений, включая процедуру определения калибровочных сечений, учет мертвого времени, учет пайлапа, учет эффективности вето и определение систематической погрешности светимости. Разработанная процедура была изложена в двух внутренних нотах и использовалась при получении всех результатов, изложенных в данной работе.

• Автор отвечал за подготовку Монте-Карло данных, которые использовались для определения эффективности реконструкции векторных мезонов и для аппроксимации спектров по инвариантной массе и поперечному импульсу в большинстве изложенных в данной работе результатов.

• Автор разработал алгоритмы и программное обеспечение для определения триггерной эффективности детекторов TOF и SPD на основе реальных данных. Результаты были изложены во внутренней ноте коллаборации ALICE и использовались в большинстве физических анализов в области быстрот центрального барреля.

• Автор внес определяющий вклад в анализ данных p-Pb столкновений 2013 года и Pb-Pb столкновений 2015 и 2018 годов, включая анализ спектров по инвариантной массе и поперечному импульсу, расчет сечений фоторождения векторных мезонов и систематических погрешностей.

• Автор принимал активное участие в интерпретации полученных результатов и их сравнении с теоретическими предсказаниями и входил в комитеты по написанию или внутреннему рецензированию большинства статей, результаты которых представлены в данной работе.

• Автор отвечал за разработку программы исследований и стратегии извлечения глю-онных экранировок из сечений фоторождения векторных мезонов в будущих сеансах Run 3 и Run 4 работы коллайдера, включая определение ожидаемых систематических погрешностей.

• Автор предложил и совместно с аспирантом Н. А. Бурмасовым разработал программу исследований фотон-фотонных столкновений в будущих сеансах работы коллайдера, включая исследования рассеяния света на свете, поиски аксионоподобных частиц и

измерения аномального магнитного момента тау-лептонов из сечений рождения пар тау-лептонов в ультрапериферических столкновениях.

Автор также активно участвовал в проведении теоретических расчетов сечений фоторождения векторных мезонов в коллаборации с В. Гузеем, М. Жаловым и М. Стрикманом. В частности, автором была разработана процедура извлечения фактора глюонных экранировок из данных ALICE по фоторождению J/ф в УПС, включая определение систематических погрешностей; проведен анализ экспериментальных результатов по фоторождению векторных мезонов на протоне; проведены расчеты сечений с использованием параметризации глюонных экранировок EPS09; проанализированы экспериментальные измерения фотоядерных сечений и связанные с ними погрешности определения потоков в различных нейтронных классах.

Автор выступал в качестве рецензента по тематике ультрапериферических столкновениях в ведущих научных изданиях: Physics Letters B, European Physics Journal C, Journal of High Energy Physics, Nuclear Physics A.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 6-ти глав, заключения, списка докладов на конференциях и семинарах, списка основных публикаций по теме диссертации и списка цитированной литературы. Объем диссертации составляет 199 страниц и включает 75 рисунков и 30 таблиц. Список основных публикаций по теме диссертации содержит 35 наименований, а список цитированной литературы — 225 наименований.

Глава 1

Расчет сечений фоторождения векторных мезонов в ультрапериферических столкновениях

Тяжелые ионы, сталкивающиеся на БАК, являются источниками сильных электромагнитных полей. В приближении Вайцзеккера-Вильямса [7, 8] эти поля можно представить в виде потока квазиреальных фотонов, который пропорционален квадрату заряда ядра. Фотоны испускаются ядрами когерентно, поэтому виртуальности фотонов не превосходят Я2 < (Ьс/КА)2, а энергии фотонов ограничены значениями порядка Нсуь/ЯА, где К А радиус, а — лоренц-фактор ядра [6]. Энергии фотонов от ядер свинца на БАК могут достигать порядка 100 ГэВ в лабораторной системе, что дает возможность изучения фотон-фотонных и фотон-ядерных взаимодействий в ранее неисследованной области энергий.

С экспериментальной точки зрения удобно исследовать ультрапериферические столкновения, которые характеризуются прицельными параметрами больше двух радиусов сталкивающихся ядер, что приводит к подавлению адронных взаимодействий и доминированию электромагнитных процессов. Одним из наиболее интересных процессов, которые можно изучать на БАК, является фоторождение векторных мезонов на ядрах, т.е. взаимодействие квазиреального фотона с ядром с образованием векторного мезона. Экспериментальной сигнатурой фоторождения векторных мезонов в ультрапериферических столкновениях является регистрация дочерних заряженных частиц из распада векторного мезона без какой-либо другой активности в детекторах. При этом разделяют когерентное фоторождение 7А ^ УА, когда фотон взаимодействует с ядром как целым, а ядро остается в основном состоянии, и некогерентное фоторождение 7А ^ УХ, которое обычно сопровождается возбуждением и развалом ядра. Характерный поперечный импульс векторного мезона в когерентном процессе определяется форм-фактором ядра и составляет порядка рт ~ Ь/ка ~ 50 МэВ/с, а некогерентный процесс характеризуется значительно большими поперечными импульсами рожденных векторных мезонов.

В этой главе представлены теоретические подходы, используемые для описания процессов фоторождения векторных мезонов в ультрапериферических столкновениях ядер. Характерная диаграмма, соответствующая когерентному процессу представлена на рисунке 1.1. Дифференциальное сечение этого процесса в зависимости от быстроты векторного мезона у

Рис. 1.1. Диаграмма, соответствующая когерентному фоторождению векторного мезона V в ультрапериферических РЪ-РЪ столкновениях.

в УПС можно выразить в виде [6]:

^^^ = (у) + п1 {-у)а1А^АУ (-у). (Ы)

Здесь п1 (у) — поток квазиреальных фотонов с энергией ш = 2туе-у, (у) — сечение

фоторождения векторного мезона V в процессе 7А ^ АУ при инвариантной энергии фотон-нуклонных столкновений W1V = \^2Е^туе-у/2, где Е^ — энергия налетающего пучка ядер на нуклон в лабораторной системе, ту — масса векторного мезона.

Наличие двух слагаемых в выражении (1.1) связано с тем, что каждое из сталкивающихся ядер может служить как источником фотонов, так и мишенью. Приведенное выражение соответствует процессу когерентного фоторождения векторных мезонов, когда состояние ядра мишени не изменяется в процессе рассеяния. Аналогично можно выразить сечения некогерентного фоторождения векторных мезонов, сопровождающегося возбуждением или развалом ядра мишени.

1.1. Расчет потока фотонов

Поток фотонов п1 в выражении (1.1) может быть рассчитан в приближении Вайцзек-кера-Вильямса [9, 10] с учетом того, что адронные взаимодействия между ядрами в ультрапериферических столкновениях должны быть подавлены. Для этого потоки фотонов п1 (ш,Ъ), зависящие от прицельного параметра Ь относительно центра ядра, интегрируют по прицельному параметру:

п~((ш)= й2ЬТаа(Ь)П1 (Ш,Ь) , (1.2)

Функцию ГАА(Ь), задающую вероятность отсутствия адронных взаимодействий между ядрами в зависимости от прицельного параметра, с хорошей точностью можно рассчитать в оптическом пределе модели Глаубера [11]:

ГАА(Ь) = ехр (-а^п [ д2Ь1ТА(Ъ1)ТА(Ь - Ь^) , (1.3)

где — полное сечение нуклон-нуклонного рассеяния, соответствующее энергии ядро-

ядерных столкновений [12]; ТА(Ь) — оптическая плотность ядра:

ЗД) = У йгрА(Ь,г). (1.4)

Здесь рА — функция распределения ядерной плотности. Для ядер свинца функция рРЬ измерена с хорошей точностью в экспериментах по упругому е-РЬ и р-РЬ рассеянию [13, 14]. Для тяжелых ядер функцию рА(г) также можно рассчитать с использованием двухпарамет-рической параметризации Вудса-Саксона:

РА(Г) = —- Р° , (1.5)

1 + ехр[(г - КА)/щ

где р0 — ядерная плотность насыщения, КА — радиус ядра, а — толщина ядерной оболочки. В расчетах для свинца использовались следующие параметры: р0 = 0.159 фм-3, Дрь = 6.62± 0.06 фм, а = 0.546 ± 0.01 фм [15]. В качестве альтернативы расчеты функции рА(г) также производились в модели Хартри-Фока-Скирма [16].

Пример зависимости функции Г^ от прицельного параметра Ь представлен на рисунке 1.2. Как видно из графика, эта функция эффективно подавляет фотонные потоки при малых прицельных параметрах Ь < 2КА. При изменении энергии столкновений вид функции меняется незначительно.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Крышень Евгений Леонидович, 2024 год

Список цитированной литературы

1. Abramowicz H. et al. Combination of measurements of inclusive deep inelastic e±p scattering cross sections and QCD analysis of HERA data // Eur. Phys. J. C. 2015. Vol. 75. P. 580.

2. Gribov L. V., Levin E. M., Ryskin M. G. Semihard processes in QCD // Phys. Rept. 1983. Vol. 100. P. 1.

3. Armesto N. Nuclear shadowing // J. Phys. G. 2006. Vol. 32. P. R367.

4. Ryskin M. G. Diffractive J/^ electroproduction in LLA QCD // Z. Phys. C. 1993. Vol. 57. P. 89.

5. Frankfurt L., Strikman M., Zhalov M. Signals for black body limit in coherent ultraperipheral heavy ion collisions // Phys. Lett. B. 2002. Vol. 537. P. 51.

6. Baltz A. J. et al. The physics of ultraperipheral collisions at the LHC // Phys. Rept. 2008. Vol. 458. P. 1.

7. von Weizsacker C. F. Radiation emitted in collisions of very fast electrons // Z. Phys. 1934. Vol. 88. P. 612.

8. Williams E. J. Nature of the high-energy particles of penetrating radiation and status of ionization and radiation formulae // Phys. Rev. 1934. Vol. 45. P. 729.

9. Budnev V. M., GinzburgI. F., Meledin G. V., Serbo V. G. The two photon particle production mechanism. Physical problems. Applications. Equivalent photon approximation // Phys. Rept. 1975. Vol. 15. P. 181.

10. Bertulani C., Baur G. Electromagnetic processes in relativistic heavy ion collisions // Phys. Rept. 1988. Vol. 163. P. 299.

11. Glauber R. J., Matthiae G. High-energy scattering of protons by nuclei // Nucl. Phys. B. 1970. Vol. 21. P. 135.

12. Workman R. L. et al. Review of Particle Physics // PTEP. 2022. Vol. 2022. P. 083C01.

13. Friar J., Negele J. The determination of the nuclear charge distribution of Pb-208 from elastic electron scattering and muonic x-rays // Nucl. Phys. A. 1973. Vol. 212. P. 93.

14. Alkhazov G., Belostotsky S., Vorobev A. Scattering of 1 GeV protons on nuclei // Phys. Rept. 1978. Vol. 42. P. 89.

15. De Vries H., De Jager C. W., De Vries C. Nuclear charge and magnetization density distribution parameters from elastic electron scattering // Atom. Data Nucl. Data Tabl. 1987. Vol. 36. P. 495.

16. Beiner M., Flocard H., van Giai N., Quentin P. Nuclear ground state properties and selfcon-sistent calculations with the Skyrme interactions: 1. Spherical description // Nucl. Phys. A.

1975. Vol. 238. P. 29.

17. Vidovic M., Greiner M., Best C., Soff G. Impact parameter dependence of the electromagnetic particle production in ultrarelativistic heavy ion collisions // Phys. Rev. C. 1993. Vol. 47. P. 2308.

18. Maximon L. C., Schrack R. A. The form factor of the Fermi model spatial distribution //J. Res. Natl. Bur. Stand. B. 1966. Vol. 70.

19. Baur G. et al. Multiphoton exchange processes in ultraperipheral relativistic heavy ion collisions // Nucl. Phys. A. 2003. Vol. 729. P. 787.

20. Baltz A. J., Rhoades-Brown M. J., Weneser J. Heavy ion partial beam lifetimes due to Coulomb induced processes // Phys. Rev. E. 1996. Vol. 54. P. 4233.

21. Veyssiere A., Beil H., Bergere R. et al. Photoneutron cross sections of 208 Pb and 197 Au // Nucl. Phys. A. 1970. Vol. 159. P. 561.

22. Lepretre A. et al. Measurements of the total photonuclear cross-sections from 30 MeV to 140 MeV for Sn, Ce, Ta, Pb and U nuclei // Nucl. Phys. A. 1981. Vol. 367. P. 237.

23. Carlos P. et al. Total photonuclear absorption cross-section for Pb and for heavy nuclei in the Delta resonance region // Nucl. Phys. A. 1984. Vol. 431. P. 573.

24. Michalowski S. et al. Experimental study of nuclear shadowing in photoproduction // Phys. Rev. Lett. 1977. Vol. 39. P. 737.

25. Caldwell D. et al. Total hadronic photoabsorption cross-sections on hydrogen and complex nuclei from 4 GeV to 18 GeV // Phys. Rev. D. 1973. Vol. 7. P. 1362.

26. Armstrong T. A. et al. Total hadronic cross-section of gamma rays in hydrogen in the energy range 0.265 GeV to 4.215 GeV // Phys. Rev. D. 1972. Vol. 5. P. 1640.

27. Armstrong T. A. et al. The total photon deuteron hadronic cross-section in the energy range 0.265-4.215 GeV // Nucl. Phys. B. 1972. Vol. 41. P. 445.

28. Donnachie A., Landshoff P. V. Total cross-sections // Phys. Lett. B. 1992. Vol. 296. P. 227.

29. Guzey V., Strikman M., Zhalov M. Disentangling coherent and incoherent quasielastic J/^> photoproduction on nuclei by neutron tagging in ultraperipheral ion collisions at the LHC // Eur. Phys. J. C. 2014. Vol. 74. P. 2942.

30. Tumasyan A. et al. Probing small Bjorken-x nuclear gluonic structure via coherent J/-0 photoproduction in ultraperipheral Pb-Pb collisions at ^/snn = 5.02 TeV // Phys. Rev. Lett. 2023. Vol. 131. P. 262301.

31. Bauer T. H., Spital R. D., Yennie D. R., Pipkin F. M. The hadronic properties of the photon in high-energy interactions // Rev. Mod. Phys. 1978. Vol. 50. P. 261. [Erratum: Rev.Mod.Phys. 51, 407 (1979)].

32. Levy A. Cross sections at HERA // Acta Phys. Polon. B. 2009. Vol. 40. P. 1775.

33. Collins P. D. B. An introduction to Regge theory and high energy physics. Cambridge Monographs on Mathematical Physics. Cambridge University Press, 2023.

34. Donnachie A., Landshoff P. V. Exclusive vector photoproduction: confirmation of Regge theory // Phys. Lett. B. 2000. Vol. 478. P. 146.

35. Donnachie A., Landshoff P. V. Successful description of exclusive vector meson electropro-duction. arXiv:0803.0686.

36. Andreev V. et al. Measurement of exclusive n+n- and p° meson photoproduction at HERA // Eur. Phys. J. C. 2020. Vol. 80. P. 1189.

37. Park J. et al. The reaction Tp ^ p0p at 5.5 GeV to 18 GeV // Nucl. Phys. B. 1972. Vol. 36. P. 404.

38. Aston D. et al. Photoproduction of p° and u on hydrogen at photon energies of 20 GeV to 70 GeV // Nucl. Phys. B. 1982. Vol. 209. P. 56.

39. Egloff R. M. et al. Measurements of elastic p and 0 meson photoproduction cross-sections on protons from 30 GeV to 180 GeV // Phys. Rev. Lett. 1979. Vol. 43. P. 657.

40. Breitweg J. et al. Elastic and proton dissociative p° photoproduction at HERA // Eur. Phys. J. C. 1998. Vol. 2. P. 247.

41. Weber R. Diffractive p° photoproduction at HERA: Ph.D. thesis / Zurich, ETH. 2006.

42. Sirunyan A. et al. Measurement of exclusive p(770)° photoproduction in ultraperipheral pPb collisions at ^sNN = 5.02 TeV // Eur. Phys. J. C. 2019. Vol. 79. P. 702.

43. Donnachie A., Landshoff P. V. Exclusive vector meson production at HERA // Phys. Lett. B. 1995. Vol. 348. P. 213.

44. Busenitz J. et al. High-energy photoproduction of K+K-, and PP States // Phys. Rev. D. 1989. Vol. 40. P. 1.

45. Derrick M. et al. Measurement of elastic 0 photoproduction at HERA // Phys. Lett. B. 1996. Vol. 377. P. 259.

46. Berger N. Measurement of diffractive 0 meson photoproduction at HERA with the H1 fast track trigger: Ph. D. thesis / Zurich, ETH. 2006.

47. Ryskin M. G., Roberts R. G., Martin A. D., Levin E. M. Diffractive J/-0 photoproduction as a probe of the gluon density // Z. Phys. C. 1997. Vol. 76. P. 231.

48. Shuvaev A., Golec-Biernat K., Martin A., Ryskin M. Off diagonal distributions fixed by diagonal partons at small x and xi // Phys. Rev. D. 1999. Vol. 60. P. 014015.

49. Martin A., Nockles C., Ryskin M., Teubner T. Small x gluon from exclusive J/-0 production // Phys. Lett. B. 2008. Vol. 662. P. 252.

50. Lai H.-L. et al. New parton distributions for collider physics // Phys. Rev. D. 2010. Vol. 82. P. 074024.

51. Ball R. D. et al. A first unbiased global NLO determination of parton distributions and their uncertainties // Nucl. Phys. B. 2010. Vol. 838. P. 136-206.

52. Martin A., Roberts R., Stirling W., Thorne R. MRST2001: Partons and as from precise deep inelastic scattering and Tevatron jet data // Eur. Phys. J. C. 2002. Vol. 23. P. 73.

53. Martin A., Stirling W., Thorne R., Watt G. Update of parton distributions at NNLO // Phys. Lett. B. 2007. Vol. 652. P. 292.

54. Jones S.P., Martin A.D., Ryskin M.G., Teubner T. Probes of the small x gluon via exclusive J/^ and X production at HERA and the LHC // JHEP. 2013. Vol. 11. P. 085.

55. Ivanov D. Yu., Schafer A., Szymanowski L., Krasnikov G. Exclusive photoproduction of a heavy vector meson in QCD // Eur. Phys. J. C. 2004. Vol. 34. P. 297. [Erratum: Eur.Phys.J.C 75, 75 (2015)].

56. Flett C. A., Jones S. P., Martin A. D. et al. How to include exclusive J/-0 production data in global PDF analyses // Phys. Rev. D. 2020. Vol. 101. P. 094011.

57. Eskola K. J., Flett C. A., Guzey V. et al. Exclusive J/-0 photoproduction in ultraperipheral Pb+Pb collisions at the CERN Large Hadron Collider calculated at next-to-leading order perturbative QCD // Phys. Rev. C. 2022. Vol. 106. P. 035202.

58. Guzey V., Zhalov M. Exclusive J/-0 production in ultraperipheral collisions at the LHC: constrains on the gluon distributions in the proton and nuclei // JHEP. 2013. Vol. 10. P. 207.

59. Kovchegov Y. V. Brief review of saturation physics // Acta Phys. Polon. B. 2014. Vol. 45. P. 2241.

60. Weigert H. Evolution at small xbj: the color glass condensate // Prog. Part. Nucl. Phys. 2005. Vol. 55. P. 461.

61. Stasto A. M., Golec-Biernat Krzysztof J., Kwiecinski J. Geometric scaling for the total gamma* p cross-section in the low x region // Phys. Rev. Lett. 2001. Vol. 86. P. 596.

62. Aktas A. et al. Elastic J/^ production at HERA // Eur. Phys. J. C. 2006. Vol. 46. P. 585.

63. Chekanov S. et al. Exclusive photoproduction of J/-0 mesons at HERA // Eur. Phys. J. C. 2002. Vol. 24. P. 345.

64. Camerini U. et al. Photoproduction of the particles // Phys. Rev. Lett. 1975. Vol. 35. P. 483.

65. Aubert J. J. et al. Measurement of J/-0 production in 280 GeV/c iron interactions // Phys. Lett. B. 1980. Vol. 89. P. 267.

66. Binkley M. E. et al. J/^ Photoproduction from 60 GeV/c to 300 GeV/c // Phys. Rev. Lett. 1982. Vol. 48. P. 73.

67. Strikman M., Tverskoy M., Zhalov M. Neutron tagging of quasielastic J/-0 photoproduction off nucleus in ultraperipheral heavy ion collisions at RHIC energies // Phys. Lett. B. 2005. Vol. 626. P. 72.

68. Aaij R. et al. Updated measurements of exclusive J/-0 and ^(2S) production cross-sections in pp collisions at y/s = 7 TeV // J. Phys. G. 2014. Vol. 41. P. 055002.

69. Aaij R. et al. Central exclusive production of J/-0 and 2S) mesons in pp collisions at

V =13 TeV // JHEP. 2018. Vol. 10. P. 167.

70. Adloff C. et al. Elastic photoproduction of J/-0 and Upsilon mesons at HERA // Phys. Lett. B. 2000. Vol. 483. P. 23.

71. Alexa C. et al. Elastic and proton-dissociative photoproduction of J/-0 mesons at HERA // Eur. Phys. J. C. 2013. Vol. 73. P. 2466.

72. Adloff C. et al. Photoproduction of ^(2S) mesons at HERA // Phys. Lett. B. 1998. Vol. 421. P. 385.

73. Adloff C. et al. Diffractive photoproduction of ^(2S) mesons at HERA // Phys. Lett. B. 2002. Vol. 541. P. 251.

74. Abt I. et al. Measurement of the cross-section ratio in exclusive photoproduction at HERA // JHEP. 2022. Vol. 12. P. 164.

75. Aaij R. et al. Measurement of the exclusive Y production cross-section in pp collisions at

V = 7 TeV and 8 TeV // JHEP. 2015. Vol. 09. P. 084.

76. Breitweg J. et al. Measurement of elastic Upsilon photoproduction at HERA // Phys. Lett. B. 1998. Vol. 437. P. 432.

77. Chekanov S. et al. Exclusive photoproduction of upsilon mesons at HERA // Phys. Lett. B. 2009. Vol. 680. P. 4.

78. Abramowicz H. et al. Measurement of the t dependence in exclusive photoproduction of Y(1S) mesons at HERA // Phys. Lett. B. 2012. Vol. 708. P. 14.

79. Nadolsky P. et al. Implications of CTEQ global analysis for collider observables // Phys. Rev. D. 2008. Vol. 78. P. 013004.

80. Glauber R. J. Cross-sections in deuterium at high-energies // Phys. Rev. 1955. Vol. 100. P. 242.

81. Glauber R. J. High-energy collision theory // Lectures in Theoretical Physics. New York: Interscience, 1959. P. 315.

82. Gribov V. N. Glauber corrections and the interaction between high-energy hadrons and

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

nuclei // Sov. Phys. JETP. 1969. Vol. 29. P. 483.

Capella A., Kaidalov A., Merino C. et al. Structure functions of nuclei at small x and diffraction at HERA // Eur. Phys. J. C. 1998. Vol. 5. P. 111.

Adeluyi A., Fai G. Mass dependence of nuclear shadowing at small Bjorken- x from diffractive scattering // Phys. Rev. C. 2006. Vol. 74. P. 054904.

Frankfurt L., Guzey V., Stasto A., Strikman M. Selected topics in diffraction with protons and nuclei: past, present, and future // Rept. Prog. Phys. 2022. Vol. 85. P. 126301. Eskola K. J., Paukkunen H., Salgado C. A. EPS09: A new generation of NLO and LO nuclear parton distribution functions // JHEP. 2009. Vol. 04. P. 065.

Frankfurt L., Guzey V., Strikman M. Leading twist nuclear shadowing phenomena in hard processes with nuclei // Phys. Rept. 2012. Vol. 512. P. 255.

Good M. L., Walker W. D. Diffraction dissociation of beam particles // Phys. Rev. 1960. Vol. 120. P. 1857.

Dokshitzer Y. Calculation of the structure functions for deep inelastic scattering and + -annihilation by perturbation theory in quantum chromodynamics. // Sov. Phys. JETP. 1977. Vol. 46. P. 641.

Gribov V. N., Lipatov L. N. Deep inelastic ep scattering in perturbation theory // Sov. J. Nucl. Phys. 1972. Vol. 15. P. 438.

Altarelli G., Parisi G. Asymptotic freedom in parton language // Nucl. Phys. B. 1977. Vol. 126. P. 298.

Guzey V., Strikman M., Zhalov M. Accessing transverse nucleon and gluon distributions in heavy nuclei using coherent vector meson photoproduction at high energies in ion ultrape-ripheral collisions // Phys. Rev. C. 2017. Vol. 95. P. 025204.

Frankfurt L., Guzey V., Strikman M., Zhalov M. Nuclear shadowing in photoproduction of p mesons in ultraperipheral nucleus collisions at RHIC and the LHC // Phys. Lett. B. 2016. Vol. 752. P. 51.

Frankfurt L., Strikman M., Zhalov M. Predictions of the generalized Glauber model for the coherent rho production at RHIC and the STAR data // Phys. Rev. C. 2003. Vol. 67. P. 034901.

Agakishiev G. et al. p° photoproduction in Au-Au collisions at ^/sNN = 62.4 GeV with STAR // Phys. Rev. C. 2012. Vol. 85. P. 014910.

Adler C. et al. Coherent p° production in ultraperipheral heavy ion collisions // Phys. Rev. Lett. 2002. Vol. 89. P. 272302.

Adamczyk L. et al. Coherent diffractive photoproduction of p° mesons on gold nuclei at 200

GeV/nucleon-pair at the Relativistic Heavy Ion Collider // Phys. Rev. C. 2017. Vol. 96. P. 054904.

98. Miettinen H., Pumplin J. Diffraction Scattering and the Parton Structure of Hadrons // Phys. Rev. D. 1978. Vol. 18. P. 1696.

99. Kopeliovich B. Z., Lapidus L. I., Zamolodchikov A. B. Dynamics of color in hadron diffraction on nuclei // JETP Lett. 1981. Vol. 33. P. 595.

100. Blaettel B., Baym G., Frankfurt L. L. et al. Hadronic cross-section fluctuations // Phys. Rev. D. 1993. Vol. 47. P. 2761.

101. Klein S., Nystrand J. Exclusive vector meson production in relativistic heavy ion collisions // Phys. Rev. C. 1999. Vol. 60. P. 014903.

102. Chapin T. J. et al. Diffraction dissociation of photons on hydrogen // Phys. Rev. D. 1985. Vol. 31. P. 17.

103. Cool R. L. et al. Diffraction dissociation of ж±, К±, and p± at 100 GeV/c and 200 GeV/c // Phys. Rev. Lett. 1981. Vol. 47. P. 701. [Erratum: Phys.Rev.Lett. 48, 61 (1982)].

104. Klein S. et al. STARlight: A Monte Carlo simulation program for ultraperipheral collisions of relativistic ions // Comput. Phys. Commun. 2017. Vol. 212. P. 258.

105. Debbe R. Rho meson diffraction off Au nuclei //J. Phys. Conf. Ser. 2012. Vol. 389. P. 012042.

106. Abelev B. I. et al. p0 photoproduction in ultraperipheral relativistic heavy ion collisions at ^sNN = 200 GeV // Phys. Rev. C. 2008. Vol. 77. P. 034910.

107. Moniz E. J., Nixon G. D. High energy coherent processes with nuclear targets // Annals Phys. 1971. Vol. 67. P. 58.

108. Von Bochmann G., Margolis B., Tang C. L. Effect of correlations on coherent and incoherent processes in nuclei // Phys. Lett. B. 1969. Vol. 30. P. 254.

109. Yennie D. R. The hadronic properties of the photon // Cargese Lect. Phys. 1977. Vol. 7. P. 331.

110. Bertocchi L., Treleani D. Glauber Theory, unitarity, and the AGK cancellation //J. Phys. G. 1977. Vol. 3. P. 147.

111. Guzey V., Strikman M., Zhalov M. Nucleon dissociation and incoherent J/ф photoproduction on nuclei in ion ultraperipheral collisions at the Large Hadron Collider // Phys. Rev. C. 2019. Vol. 99. P. 015201.

112. Cepila J., Contreras J. G., Krelina M., Tapia Takaki J. D. Mass dependence of vector meson photoproduction off protons and nuclei within the energy-dependent hot-spot model // Nucl. Phys. B. 2018. Vol. 934. P. 330.

113. Frankfurt L., Guzey V., Strikman M., Zhalov M. Onset of perturbative color opacity at small

х and upsilon coherent photoproduction off heavy nuclei at LHC // JHEP. 2003. Vol. 08. P. 043.

114. Guzey V., Zhalov M. Comparison of ф(2Б) and J/ф photoproduction cross sections in Pb-Pb ultraperipheral collisions at the LHC. arXiv:1404.6101.

115. Goncalves V. P., Machado M. V. T. Vector meson production in coherent hadronic interactions: an update on predictions for RHIC and LHC // Phys. Rev. C. 2011. Vol. 84. P. 011902.

116. Sampaio dos Santos G., Machado M. V. T. Light vector meson photoproduction in hadron-hadron and nucleus-nucleus collisions at energies available at the CERN Large Hadron Collider // Phys. Rev. C. 2015. Vol. 91. P. 025203.

117. Lappi T., Mantysaari H. J/ф production in ultraperipheral Pb+Pb and p+Pb collisions at energies available at the CERN Large Hadron Collider // Phys. Rev. C. 2013. Vol. 87. P. 032201.

118. Lappi T., Mantysaari H. Diffractive vector meson production in ultraperipheral heavy ion collisions from the Color Glass Condensate // PoS. 2014. Vol. DIS2014. P. 069.

119. Sampaio dos Santos G., Machado M. V. T. On theoretical uncertainty of color dipole phenomenology in the J/ф and Y photoproduction in pA and AA collisions at the CERN Large Hadron Collider //J. Phys. G. 2015. Vol. 42. P. 105001.

120. Luszczak A., Schafer W. Coherent photoproduction of J/ф in nucleus-nucleus collisions in the color dipole approach // Phys. Rev. C. 2019. Vol. 99. P. 044905.

121. Luszczak A., Schafer W. Coherent photoproduction of J/ф in nucleus-nucleus collisions in the color dipole approach - an update // SciPost Phys. Proc. 2022. Vol. 8. P. 109.

122. Kopeliovich B. Z., Krelina M., Nemchik J., Potashnikova I. K. Ultraperipheral nuclear collisions as a source of heavy quarkonia // Phys. Rev. D. 2023. Vol. 107. P. 054005.

123. Bendova D., Cepila J., Contreras J. G., Matas M. Photonuclear J/ф production at the LHC: Proton-based versus nuclear dipole scattering amplitudes // Phys. Lett. B. 2021. Vol. 817. P. 136306.

124. Aamodt K. et al. The ALICE experiment at the CERN LHC // JINST. 2008. Vol. 3. P. S08002.

125. Kryshen E. TOF trigger efficiency in Run 2. ALICE analysis note ANA-1020.

126. Loizides C. Glauber modeling of high-energy nuclear collisions at the subnucleon level // Phys. Rev. C. 2016. Vol. 94. P. 024914.

127. Pshenichnov I. A. Electromagnetic excitation and fragmentation of ultrarelativistic nuclei // Phys. Part. Nucl. 2011. Vol. 42. P. 215.

128. van der Meer S. Calibration of the effective beam height in the ISR. CERN-ISR-PO-68-31.

129. Grafström P., Kozanecki W. Luminosity determination at proton colliders // Prog. Part. Nucl. Phys. 2015. Vol. 81. P. 97.

130. Acharya S., Kryshen E. et al. ALICE luminosity determination for p-Pb collisions at yjsNN = 8.16 TeV. ALICE-PUBLIC-2018-002.

131. Kryshen E. Luminosity determination for ultra-peripheral triggers in Pb-Pb at yjsNN = 5.02 TeV. ALICE analysis note ANA-595.

132. Kryshen E. Luminosity determination for ultra-peripheral triggers in Pb-Pb 2018. ALICE analysis note ANA-869.

133. Pshenichnov I. A., Mishustin I. N., Bondorf J. P. et al. Particle emission following Coulomb excitation in ultrarelativistic heavy ion collisions // Phys. Rev. C. 1999. Vol. 60. P. 044901.

134. Acharya S., Kryshen E. et al. Neutron emission in ultraperipheral Pb-Pb collisions at yjsNN = 5.02 TeV // Phys. Rev. C. 2023. Vol. 107. P. 064902.

135. Brun R. et al. GEANT detector description and simulation tool. 1994. CERN-W5013.

136. Chekanov S. et al. Exclusive electroproduction of J/ф mesons at HERA // Nucl. Phys. B. 2004. Vol. 695. P. 3.

137. Acharya S., Kryshen E. et al. First polarisation measurement of coherently photoproduced J/ф in ultra-peripheral Pb-Pb collisions at ^sNN = 5.02 TeV. arXiv:2304.10928.

138. Bai J. Z. et al. ф(2Б) ^ J/ф decay distributions // Phys. Rev. D. 2000. Vol. 62. P. 032002.

139. Mayer C., Kryshen E. Luminosity determination for central barrel UPC triggers in Pb-Pb runs. ALICE analysis note ANA-140.

140. Gaiser J. Charmonium spectroscopy from radiative decays of the J/ф and ф'. Master thesis, Stanford University, 1982.

141. Jung H. Hard diffractive scattering in high-energy ep collisions and the Monte Carlo generator RAPGAP // Comput. Phys. Commun. 1995. Vol. 86. P. 147.

142. Armesto N., Rezaeian A. Exclusive vector meson production at high energies and gluon saturation // Phys. Rev. D. 2014. Vol. 90. P. 054003.

143. Bautista I., Fernandez Tellez A., Hentschinski M. BFKL evolution and the growth with energy of exclusive J/ф and Y photoproduction cross sections // Phys. Rev. D. 2016. Vol. 94. P. 054002.

144. Newman P., Wing M. The hadronic final state at HERA // Rev. Mod. Phys. 2014. Vol. 86. P. 1037.

145. Aaron F. D. et al. Events with an isolated lepton and missing transverse momentum and

146.

147.

148.

149.

150.

151

152.

153.

154.

155.

156.

157.

158.

159.

160

measurement of W production at HERA // JHEP. 2010. Vol. 03. P. 035.

Denby B. H. et al. Inelastic and elastic photoproduction of J/0(3097) // Phys. Rev. Lett.

1984. Vol. 52. P. 795.

Frabetti P. L. et al. A measurement of elastic J/0 photoproduction cross-section at Fermilab E687 // Phys. Lett. B. 1993. Vol. 316. P. 197.

Cepila J., Contreras J.G., Tapia Takaki J. D. Energy dependence of dissociative J/0 photoproduction as a signature of gluon saturation at the LHC // Phys. Lett. B. 2017. Vol. 766. P. 186.

Mantysaari H., Schenke B. Confronting impact parameter dependent JIMWLK evolution with HERA data // Phys. Rev. D. 2018. Vol. 98. P. 034013.

Jalilian-Marian J., Kovner A., McLerran L., Weigert H. The intrinsic glue distribution at very small x // Phys. Rev. D. 1997. Vol. 55. P. 5414.

Jalilian-Marian J., Kovner A., Leonidov A., Weigert H. The BFKL equation from the Wilson renormalization group // Nucl. Phys. B. 1997. Vol. 504. P. 415.

Adam J., Contreras J. G., Kryshen E., Tapia Takaki J. D. Photoproduction of J/0 vector mesons in ultra-peripheral p-Pb collisions at yjsNN = 5.02 TeV. ALICE analysis note ANA-344.

Adam J., Contreras J. G., Kryshen E., Tapia Takaki J. D. Semi-forward exclusive J/0 photoproduction off protons in ultra-peripheral p-Pb collisions at yjsNN = 5.02 TeV. ALICE analysis note ANA-366.

Adam J., Contreras J. G., Kryshen E. Mid-rapidity exclusive J/0 photoproduction off protons in ultra-peripheral p-Pb collisions at yjsNN = 5.02 TeV. ALICE analysis note ANA-459. Rebyakova V., Strikman M., Zhalov M. Coherent p and J/0 photoproduction in ultraperiph-eral processes with electromagnetic dissociation of heavy ions at RHIC and LHC // Phys. Lett. B. 2012. Vol. 710. P. 647.

Adeluyi A., Bertulani C. A. Constraining gluon shadowing using photoproduction in ultra-peripheral pA and AA collisions // Phys. Rev. C. 2012. Vol. 85. P. 044904. Li S., Wang X. Gluon shadowing and hadron production at RHIC // Phys. Lett. B. 2002. Vol. 527. P. 85.

Deng W., Wang X., Xu R. Gluon shadowing and hadron production in heavy-ion collisions at LHC // Phys. Lett. B. 2011. Vol. 701. P. 133.

Hirai M., Kumano S., Nagai T. Determination of nuclear parton distribution functions and their uncertainties in next-to-leading order // Phys. Rev. C. 2007. Vol. 76. P. 065207. de Florian D., Sassot R. Nuclear parton distributions at next-to-leading order // Phys. Rev.

D. 2004. Vol. 69. P. 074028.

161. Arsene I. et al. Centrality dependence of charged particle pseudorapidity distributions from d+Au collisions at ^sNn = 200 GeV // Phys. Rev. Lett. 2005. Vol. 94. P. 032301.

162. Adler S. S. et al. Centrality dependence of and rq production at large transverse momentum in ^sNN = 200 GeV d+Au collisions // Phys. Rev. Lett. 2007. Vol. 98. P. 172302.

163. Ducati M. B. Gay, Griep M. T., Machado M. V. T. Diffractive photoproduction of radially excited 0(2S) mesons in photon-Pomeron reactions in PbPb collisions at the CERN LHC // Phys. Rev. C. 2. Vol. 88. P. 014910.

164. Cepila J., Contreras J. G., Krelina M. Coherent and incoherent J/0 photonuclear production in an energy-dependent hot-spot model // Phys. Rev. C. 2018. Vol. 97. P. 024901.

165. Adam J., Kryshen E. et al. Measurement of an excess in the yield of J/0 at very low pT in Pb-Pb collisions at ^sNN = 2.76 TeV // Phys. Rev. Lett. 2016. Vol. 116. P. 222301.

166. Lappi T., Mantysaari H. Incoherent diffractive J/0 production in high energy nuclear DIS // Phys. Rev. C. 2011. Vol. 83. P. 065202.

167. Aaij R. et al. Study of coherent J/0 production in lead-lead collisions at v/sNN = 5 TeV // JHEP. 2022. Vol. 07. P. 117.

168. Aaij R. et al. Study of exclusive photoproduction of charmonium in ultra-peripheral lead-lead collisions // JHEP. 2023. Vol. 06. P. 146.

169. Broz M., Contreras J. G., Tapia Takaki J. D. A generator of forward neutrons for ultra-peripheral collisions: nOOn // Comput. Phys. Commun. 2020. Vol. 253. P. 107181.

170. Abrahamyan S. et al. Measurement of the neutron radius of 208Pb through parity-violation in electron scattering // Phys. Rev. Lett. 2012. Vol. 108. P. 112502.

171. Contreras J. G. Gluon shadowing at small x from coherent J/0 photoproduction data at energies available at the CERN Large Hadron Collider // Phys. Rev. C. 2017. Vol. 96. P. 015203.

172. D'Agostini G. A multidimensional unfolding method based on Bayes' theorem // Nucl. Instrum. Meth. A. 1995. Vol. 362. P. 487.

173. Hocker A., Kartvelishvili V. SVD approach to data unfolding // Nucl. Instrum. Meth. A. 1996. Vol. 372. P. 469.

174. Adye T. Unfolding algorithms and tests using RooUnfold // PHYSTAT 2011. Geneva: CERN, 2011. P. 313.

175. Klein S., Nystrand J. Interference in exclusive vector meson production in heavy ion collisions // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 84. P. 2330.

176. Abelev B. I. et al. Observation of two-source interference in the photoproduction reaction

AuAu ^ AuAup0 // Phys. Rev. Lett. 2009. Vol. 102. P. 112301.

177. Hencken K., Trautmann D., Baur G. Photon-photon luminosities in relativistic heavy ion collisions at LHC energies // Z. Phys. C. 1995. Vol. 68. P. 473.

178. Bendova D., Cepila J., Contreras J.G., Matas M. Solution to the Balitsky-Kovchegov equation with the collinearly improved kernel including impact-parameter dependence // Phys. Rev. D. 2019. Vol. 100. P. 054015.

179. Mantysaari H., Schenke B. Probing subnucleon scale fluctuations in ultraperipheral heavy ion collisions // Phys. Lett. B. 2017. Vol. 772. P. 832.

180. Kowalski H., Teaney D. An impact parameter dipole saturation model // Phys. Rev. D. 2003. Vol. 68. P. 114005.

181. Mayer C., Kryshen E. Coherent J/0 photoproduction in ultra-peripheral Pb-Pb collisions at ^sNN = 2.76 TeV. ALICE analysis note ANA-138.

182. Graham K., Villalobos Baillie O., Kryshen E. Forward J0 photoproduction in ultra-peripheral Pb-Pb collisions at yjsNN = 5.02 TeV. ALICE analysis note ANA-596.

183. Pshenichnov I. A., Bondorf J. P., Mishustin I. N. et al. Mutual heavy ion dissociation in peripheral collisions at ultrarelativistic energies // Phys. Rev. C. 2001. Vol. 64. P. 024903.

184. Dmitrieva U., Pshenichnov I. On the performance of Zero Degree Calorimeters in detecting multinucleon events // Nucl. Instrum. Meth. A. 2018. Vol. 906. P. 114.

185. Jackson J. Remarks on the phenomenological analysis of resonances // Nuovo Cim. 1964. Vol. 34. P. 1644.

186. Ross M., Stodolsky L. Photon dissociation model for vector meson photoproduction // Phys. Rev. 1966. Vol. 149. P. 1172.

187. Goncalves V. P., Machado M. V. T., Moreira B. D. et al. Color dipole predictions for the exclusive vector meson photoproduction in pp, pPb, and PbPb collisions at Run 2 LHC energies // Phys. Rev. D. 2017. Vol. 96. P. 094027.

188. Iancu E., Itakura K., Munier S. Saturation and BFKL dynamics in the HERA data at small x // Phys. Lett. B. 2004. Vol. 590. P. 199.

189. Armesto N. A simple model for nuclear structure functions at small x in the dipole picture // Eur. Phys. J. C. 2002. Vol. 26. P. 35.

190. Baltz A., Klein S., Nystrand J. Coherent vector meson photoproduction with nuclear breakup in relativistic heavy ion collisions // Phys. Rev. Lett. 2002. Vol. 89. P. 012301.

191. Ryskin M. G., Shabelski Yu. M. Role of the nonresonant background in the rho0 meson diffractive electroproduction and photoproduction // Phys. Atom. Nucl. 1998. Vol. 61. P. 81.

192.

193.

194.

195.

196.

197.

198.

199.

200

201.

202.

203

204.

205

206

Loizides C., Kamin J., d'Enterria D. Improved Monte Carlo Glauber predictions at present and future nuclear colliders // Phys. Rev. C. 2018. Vol. 97. P. 054910. [Erratum: Phys.Rev.C 99, 019901 (2019)].

Abelev B. et al. Centrality determination of Pb-Pb collisions at ^/sNN = 2.76 TeV with ALICE // Phys. Rev. C. 2013. Vol. 88. P. 044909.

Acharya S. et al. Centrality and pseudorapidity dependence of the charged-particle multiplicity density in Xe-Xe collisions at ^sNn =5.44 TeV // Phys. Lett. B. 2019. Vol. 790. P. 35.

Strikman M., Vogt R., White S. Probing small x parton densities in ultraperipheral AA and pA collisions at the LHC // Phys. Rev. Lett. 2006. Vol. 96. P. 082001. Guzey V., Klasen M. Inclusive dijet photoproduction in ultraperipheral heavy ion collisions at the CERN Large Hadron Collider in next-to-leading order QCD // Phys. Rev. C. 2019. Vol. 99. P. 065202.

Guzey V., Klasen M. Diffractive dijet photoproduction in ultraperipheral collisions at the LHC in next-to-leading order QCD // JHEP. 2016. Vol. 04. P. 158.

Klein S., Nystrand J., Vogt R. Heavy quark photoproduction in ultraperipheral heavy ion collisions // Phys. Rev. C. 2002. Vol. 66. P. 044906.

Gongalves V. P., Sampaio dos Santos G., Sena C. R. Inclusive heavy quark photoproduction in pp, pPb and PbPb collisions at Run 2 LHC energies // Nucl. Phys. A. 2018. Vol. 976. P. 33.

Guzey V., Zhalov M. Rapidity and momentum transfer distributions of coherent J/0 photoproduction in ultraperipheral pPb collisions at the LHC // JHEP. 2014. Vol. 02. P. 046. Godunov S. I., Karkaryan E. K., Novikov V. A. et al. LHC as a photon-photon collider: Bounds on rx^77 // Phys. Rev. D. 2021. Vol. 103. P. 035016.

Knapen S., Lin T., Lou H., Melia T. Searching for axionlike particles with ultraperipheral heavy-ion collisions // Phys. Rev. Lett. 2017. Vol. 118. P. 171801.

Bauer M., Neubert M., Thamm A. Collider probes of axion-like particles // JHEP. 2017. Vol. 12. P. 044.

Aad G. et al. Measurement of light-by-light scattering and search for axion-like particles with 2.2 nb-1 of Pb+Pb data with the ATLAS detector // JHEP. 2021. Vol. 03. P. 243. d'Enterria D., da Silveira Gustavo G. Observing light-by-light scattering at the Large Hadron Collider // Phys. Rev. Lett. 2013. Vol. 111. P. 080405. [Erratum: Phys.Rev.Lett. 116, 129901 (2016)].

Aaboud M. et al. Evidence for light-by-light scattering in heavy-ion collisions with the ATLAS

detector at the LHC // Nature Phys. 2017. Vol. 13. P. 852.

207. Sirunyan A. et al. Evidence for light-by-light scattering and searches for axion-like particles in ultraperipheral PbPb collisions at ^sNn = 5.02 TeV // Phys. Lett. B. 2019. Vol. 797. P. 134826.

208. Aad G. et al. Observation of light-by-light scattering in ultraperipheral Pb+Pb collisions with the ATLAS detector // Phys. Rev. Lett. 2019. Vol. 123. P. 052001.

209. Goncalves V. P., Martins D. E., Rangel M. S. Searching for axionlike particles with low masses in pPb and PbPb collisions // Eur. Phys. J. C. 2021. Vol. 81. P. 522.

210. ALICE Collaboration. Letter of intent for ALICE 3: A next-generation heavy-ion experiment at the LHC. arXiv:2211.02491.

211. Abdallah J. et al. Study of tau-pair production in photon-photon collisions at LEP and limits on the anomalous electromagnetic moments of the tau lepton // Eur. Phys. J. C. 2004. Vol. 35. P. 159.

212. Beresford L., Liu J. New physics and tau g — 2 using LHC heavy ion collisions // Phys. Rev. D. 2020. Vol. 102. P. 113008. [Erratum: Phys.Rev.D 106, 039902 (2022)].

213. Dyndal M., Klusek-Gawenda M., Schott M., Szczurek A. Anomalous electromagnetic moments of г lepton in 77 ^ r+r~ reaction in Pb+Pb collisions at the LHC // Phys. Lett. B. 2020. Vol. 809. P. 135682.

214. d'Enterria D. Collider constraints on axion-like particles // Workshop on Feebly Interacting Particles. 2021.— 2.

215. Klusek-Gawenda M., Szczurek A. ж+ж- and pair production in photon-photon and in ultraperipheral ultrarelativistic heavy ion collisions // Phys. Rev. C. 2013. Vol. 87. P. 054908.

216. Burmasov N. A. Search for new physics in ultraperipheral collisions at the Large Hadron Collider // Phys. Atom. Nucl. 2022. Vol. 85. P. 942.

217. Burmasov N. Prospects of light-by-light scattering measurements and axion-like particle searches at the LHC // St. Petersburg Polytech. Univ. J. Phys. Math. 2023. Vol. 16. P. 308.

218. Marciano W. J., Masiero A., Paradisi P., Passera M. Contributions of axionlike particles to lepton dipole moments // Phys. Rev. D. 2016. Vol. 94. P. 115033.

219. Martin S. P., Wells J. D. Muon anomalous magnetic dipole moment in supersymmetric theories // Phys. Rev. D. 2001. Vol. 64. P. 035003.

220. Feruglio F., Paradisi P., Sumensari O. Implications of scalar and tensor explanations of RD(*) // JHEP. 2018. Vol. 11. P. 191.

221. Crivellin A., Hoferichter M., Roney J. M. Toward testing the magnetic moment of the tau at one part per million // Phys. Rev. D. 2022. Vol. 106. P. 093007.

222. Gutierrez-Rodriguez A., Hernandez-Ruiz M. A., Luis-Noriega L. N. Limits on the dipole moments of the tau lepton via the process e+e~ ^ r+r-ry in a left right symmetric model in a left right symmetric model // Mod. Phys. Lett. A. 2004. Vol. 19. P. 2227.

223. Moyotl A., Tavares-Velasco G. Weak properties of the tau lepton via a spin-0 unparticle // Phys. Rev. D. 2012. Vol. 86. P. 013014.

224. Aad G. et al. Observation of the jj^tт Process in Pb+Pb collisions and constraints on the r-lepton anomalous magnetic moment with the ATLAS detector // Phys. Rev. Lett. 2023. Vol. 131. P. 151802.

225. Tumasyan A. et al. Observation of lepton pair production in ultraperipheral lead-lead collisions at ^sNn = 5.02 TeV // Phys. Rev. Lett. 2023. Vol. 131. P. 151803.