LHeC 上 P 波激发态 $B_c^{**}$ 介子的光生

作为大型强子电子对撞机（LHeC）上 S 波 $B_c^{(*)}$（$^1S_0(^3S_1)$）介子产生工作的重要后续，我们在非相对论 QCD 框架下研究了 LHeC 上通过光生机制产生 P 波激发态 $B_c^{**}$（$^1P_1$ 和 $^3P_J$，其中 $J=0,1,2$）的过程。通常，由于胶子的大亮度，$e^-+P \to \gamma+ g \rightarrow B_c^{**} +b+ \bar{c}$ 过程被视为电子-质子对撞机上的主要产生机制。然而，根据我们在 LHeC 上 S 波 $B_c^{(*)}$ 介子产生的经验，外赋产生机制，即 $e^-+P \to\gamma+c \rightarrow B_c^{**} +b$ 和 $e^-+P \to\gamma+\bar{b} \rightarrow B_c^{**}+\bar{c}$，在低 $p_T$ 区域也可能提供主导贡献。我们对这些通道进行了细致处理，并讨论了总截面和微分截面以及主要不确定性的结果。考虑夸克质量 $m_b=4.90\pm0.40$ GeV 和 $m_c=1.50\pm0.20$ GeV，并求和所有产生通道，我们预期在 $\sqrt{S}=1.30~\rm{TeV}$、亮度 ${\cal L}= 10^{33}$ cm$^{-2}$s$^{-1}$ 的 LHeC 上，一个运行年度可积累 $(2.48^{+3.55}_{-1.75}) \times 10^4$ 个 $B_c^{**}({^{1}P_1})$、$(1.14^{+1.49}_{-0.82}) \times 10^4$ 个 $B_c^{**}({^{3}P_0})$、$(2.38^{+3.39}_{-1.74}) \times 10^4$ 个 $B_c^{**}({^{3}P_1})$ 和 $(5.59^{+7.84}_{-3.93}) \times 10^4$ 个 $B_c^{**}({^{3}P_2})$ 事件。凭借如此可观的事件数，在 LHeC 上研究激发 P 波 $B_c^{**}$ 态的性质是值得的。