TRIPLET PRODUCTION BY A POLARIZED PHOTON BEAM ON A POLARIZED ELECTRON TARGET
Анотація
The cross section and polarization observables in the process of the electron-positron pair photoproduction on a free electron are calculated. The double differential distributions, over the square of the 4-momentum transfer to the recoil electron q2 , and the square of the created e+e− - invariant mass , Q2 are obtained in the target-electron rest frame taking into account the contributions of the socalled Borsellino and (γ − e) diagrams. The integration of these distributions over q2 (and over Q2 ) is performed and the results are analyzed mainly in those kinematical regions where the (γ - e)-contribution is larger (or the same order) than (as) the Borsellino one. Such calculations are motivated by the experiments in search of the possible dark matter candidate (light U-boson) in process of triplet photoproduction. The original analytical formulas for q2 (and Q2 ) distributions can be used to check the work of the corresponding Monte Carlo generators. We consider the following cases: particles are unpolarized, photon beam is linearly polarized, photon beam is circularly polarized at polarized electron target.
Завантаження
Посилання
Haug. E. Bremsstrahlung and Pair Production in the Field of Free Electrons // Z. Naturforsch. – 1975. – Vol. 30a. – P.1099-
Borsellino A. Sulle coppie di elettroni create da raggi in prezenza di elettroni // Nuovo. Cim. – 1947. – Vol.4. – P.112-130.
Mork K.J. Pair Production by Photons on Electrons // Phys. Rev. – 1967. – Vol.160. – P.1065-1071.
Haug. E. Simple Analytic Expressions for the Total Cross Section for γ −e Pair Production // Z. Naturforsch. – 1981. – Vol. 36a. – P.413 -414.
Endo I., Kobayashi T. Exact evaluation of triplet photoproduction // Nucl. Instr. and Meth. – 1993. – Vol.A328. – P.517-521.
Ahmadov A.I., Galynskii M.V., Bystritskiy Yu.M. et al. QED peripheral mechanism of pair production at colliders // Phys. Rev. – 2008. – Vol.D78. – 074015.
Iparraguirre M.L., Depaola G.O. About Electrons in Triplet Production // arXiv; 1406.3001 v1. – 2014. – [hep-ph].
Baier V.N., Fadin V.S. Khoze V.A. Electromagnetic pair production // Zh. Eksp. Teor. Fiz. – 1966. – Vol.50. – P.156-168.
Boldyshev V.F., Peresun’ko Yu.P. Electron-positron pair production on electrons and analysis of photon beam polarization // Yad. Fiz. – 1971. – Vol.14. – P.1027-1032.
Boldyshev V.F., Peresun’ko Yu.P. On determination of photon polarization from asymmetry of the recoil electrons in triplets // Yad. Fiz. – 1974. – Vol.19. – P.144-147.
Vinokurov E.A., Kuraev E.A. Production of Triplets by Polarized Photons // Zh. Eksp. Teor. Fiz. – 1973. – Vol.63. – P.1142-1150.
Vinokurov E.A., Merenkov. N.P. On Production of Triplets by High-Energy Polarized Photons // Yad. Fiz. – 1975. – Vol.21. – P.781-784.
Boldyshev V.F., Vinokurov E.A., Peresun’ko Yu.P., Merenkov N.P. A Method for Measurement of the Photon Beam Linear Polarization by Means of Recoil Electron Asymmetry in the e+e− -Pair Photoproduction on Electrons // Physics of Elementary Particles and Atomic Nuclei – 1994. – Vol.25. – P.696-778.
Akushevich I.V. et al. Triplet production by linearly polarized photons // Phys. Rev. – 2000. – Vol.A61. – 032703.
Gakh G.I., Konchatnij M.I., Levandovsky I.S., Merenkov N.P. Analysis of Triplet Production by a Circularly Polarized Photon at High Energies // Zh. Eksp. Teor. Fiz. – 2013. – Vol.144. – P60-74.
Endo I. et al. Detection of recoil electrons in triplet photoproduction // Nucl. Instr. and Meth.-1989. – Vol.A280. – P.144-146.
Depaola G.O., Iparraguirre M.L. Angular distribution for the electron recoil in pair production by linearly polarized γ -rays on electrons // Nucl. Instr. and Meth. – 2009. – Vol.A611. – P.84-92.
Pak A.V., Pavluchenko D.V., Petrosyan S.S., et al. Measurement of γ γ and γ e luminosities and polarizations at photon colliders // Nucl. Phys. (Proc. Suppl.). – 2004. – Vol.B126. – P.379-385.
IRIDE. Interdisciplinary Research Infrastructure based on Dual Electron linac and lasers // Nucl. Instr. and Meth.-2014. –Vol.A740. – P.138-146; Alesini D. et al. IRIDE White Book, An Interdisciplinary Research Infrastructure based on Dual Electron linac &lasers // arXiv:1307.7967v1 [physics.ins-det], 270 PP.
Fayet P. U-boson production in e+e− annihilation, Ψ and Y decays - Phys. Rev. – 2007. – Vol.D75. – 115017; Arkani-Hamed N. et al. A theory of dark matter // Phys. Rev. – 2009. – Vol.D79. – 015014; Pospelov M. Secluded U(1) below the weak scale // Phys. Rev. – 2009. – Vol.D80. – 095002.
Pauk Vladislav and Vanderhaegen Marc. Lepton Universality Test in the Photoproduction of e+e− versus μ+μ− Pairs on a Proton Target // Phys. Rev. Lett. – 2015. – Vol.115. – 221804.
Byrd Paul F., Friedman Morris D. Handbook of Elliptic Integrals for Engineers and Sientists, Second Edition, Springer-Verlag New York Heidelberg Berlin, 1971.
HADES Collaboration. Searching a Dark Photon with HADES // Phys. Lett. -.2014. – Vol.B731.- P.265-271.
Lees J.P. et al. Search for a Dark Photon in e+e− - Collisions at BaBar // Phys. Rev. Lett. – 2014. – Vol.113. – 201801.
Batell B. Strong Constraints on Sub-GeV Dark Sector from SLAC Beam Dump E137 // Phys. Rev. Lett. – 2014. – Vol.113. – 171802.
Andreas S. Hidden Photons in beam dump experiments and in connection with Dark Matter // Frascati Phys. Ser. – 2012. – Vol.56. – P. 23-32.
Izaguirre E. et al. Physics motivation for a pilot dark matter search at Jefferson Laboratory // Phys. Rev. – 2014. – Vol.D90. – 014052.
Soffer A. Search for Light Scalars, Pseudoscalars, and Gauge Bosons // arXiv: 1507.0233v1. – 2015. – [hep-ex].
Berestetskii V.B., Lifshitz E.M., Pitaevskii. Quantum Electrodynamics, Moscow: Nauka, 1989; Oxford: Pergamon, 1994. – P.221.
Mork K., Olsen H. Radiative Corrections. I. High-Energy Bremsstrahlung and Pair Production // Phys. Rev. – 1965. –
Vol.B140. – P.1661-1674; Vinokurov E.A., Kuraev E.A., Merenkov N.P. Radiative corrections to e+e− pair production by a high-energy photon in the field of an electron or a nucleus // Zh. Eksp. Teor. Fiz. – 1974. – Vol.66. – P.1916-1925
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
