超外壳重离子碰撞中的光-光散射：估算非弹性贡献

当前最先进的理论估计给出的 $AA \to \gamma \gamma AA$ 交叉截面略低于 ATLAS 与 CMS 合作实验所测结果，这激励着搜寻并计算此前研究所忽略的亚主导修正项。本文首次估算了重离子超外壳碰撞中光-光 (LbL) 散射的非弹性通道贡献，即一或两个靶核因辐射而解离 ($AA \to \gamma \gamma X Y$，其中 $X, Y = A, A'$)。这些新机制与额外辐射相关，较难在 LHC 实验中识别，可能被误认为是 $\gamma \gamma \to \gamma \gamma$ 散射增强，超出标准模型结果。我们除了考虑光子耦合于整体原子核的常规方案外，还包含光子耦合于单个核子（原子核和中子）的过程。同时考虑弹性（核子处于基态）与非弹性（核子处于激发态）两种核子耦合方式。我们采用 CT18qed 光子在核子 PDF 中的方式计算非弹性核子通量，并给出非弹性光子通量图并与常规光子通量进行比较。此外，我们展示了非弹性修正占传统（无核子激发）预测值之比随 diphoton 不变质量和光子 rapidity 差的函数关系。我们发现，在 ATLAS 接受区域内，非弹性修正随 $M_{\gamma \gamma}$ 与 rapidity 差增大。我们的結果表明，非弹性贡献可达传统预测值的 20-40%。我们量化了因因子化尺度选择导致的不确定性。