Measurement of e + e − Momentum and Angular Distributions from Linearly Polarized Photon Collisions

作者：J. Adam, L. Adamczyk, J. R. Adams, J. K. Adkins, G. Agakishiev, M. M. Aggarwal, Z. Ahammed, I. Alekseev, D. M. Anderson, A. Aparin, E. C. Aschenauer, M. U. Ashraf, F. G. Atetalla, A. Attri, G. S. Averichev, V. Bairathi, K. N. Barish, A. Behera, R. Bellwied, A. Bhasin, J. Bielčík, J. Bielčíková, L. C. Bland, I. G. Bordyuzhin, J. D. Brandenburg, A. V. Brandin, J. M. Butterworth, H. Caines, M. Calderon De La Barca Sanchez, D. Cebra, I. Chakaberia, P. Chaloupka, B. K. Chan, F-H. Chang, Z. Chang, N. Chankova-Bunzarova, A. Chatterjee, D. Chen, J. H. Chen, Xiang Chen, Z. Chen, J. Cheng, M. Cherney, M. Chevalier, S. Choudhury, W. Christie, H. J. Crawford, M. Csanád, M. Daugherity, T. G. Dedovich, I. M. Deppner, A. A. Derevschikov, L. Didenko, X. Dong, J. L. Drachenberg, J. C. Dunlop, T. Edmonds, N. Elsey, J. Engelage, G. Eppley, R. Esha, S. Esumi, O. Evdokimov, A. Ewigleben, O. Eyser, R. Fatemi, S. Fazio, P. Federic, J. Fedorišin, C. Feng, Y. Feng, P. Filip, E. Finch, Y. Fisyak, A. Francisco, Ł. Fulek, C. A. Gagliardi, T. Galatyuk, F. J. M. Geurts, S. M. Gibson, K. Gopal, D. Grosnick, A. I. Hamad, A. Hamed, J. W. Harris, S. He, W. He, X. H. He, S. Heppelmann, S. Heppelmann, N. Herrmann, E. Hoffman, L. Holub, Y. Hong, S. Horvat, Y. Hu, H. Z. Huang, S. L. Huang, Tao Huang, Xiaojin Huang, T. J. Humanic, P. Huo, G. Igo, D. Isenhower, W. W. Jacobs, C. Jena, A. Jentsch, Y. Ji, J. Jia, Ke Jiang, S. Jowzaee, X. Ju, E. G. Judd, S. Kabana, M. L. Kabir, S. Kagamaster, D. Kalinkin, K. Kang, D. Kapukchyan, K. Kauder, H. W. Ke, D. Keane, A. Kechechyan, M. Kelsey, Y. V. Khyzhniak, D. P. Kikoła, C. Kim, B. Kimelman, D. Kincses, T. A. Kinghorn, I. Kisel, A. Kiselev, A. Kisiel, S. R. Klein, M. Kocan, L. Kochenda, L. K. Kosarzewski, L. Kramarik, P. Kravtsov, K. Krueger, N. Kulathunga Mudiyanselage, L. Kumar, R. Kunnawalkam Elayavalli, J. H. Kwasizur, R. Lacey, S. Lan, J. M. Landgraf, J. Lauret, A. Lebedev, R. Lednický, J. H. Lee, Y. H. Leung, C. Li, W. Li, W. Li, X. Li, Y. Li, Y. Liang, R. Licenik, T. Lin, Y. Lin, M. A. Lisa, Feng Liu, H. Liu, P. Liu, P. Liu, T. Liu, X. Liu, Y. Liu, Z. Liu, T. Ljubicic, W. J. Llope, R. S. Longacre, N. S. Lukow, S. Luo, X. Luo, G. L., Lingling Ma, R. Ma, Y. G., N. Magdy, R. Majka, D. Mallick, S. Margetis, C. Markert, H. S. Matis, J. Mazer, N. G. Minaev, S. Mioduszewski, B. Mohanty, I. Mooney, Z. Moravcová, D. A. Morozov, M. Nagy, J. D. Nam, Md. Nasim, K. Nayak, D. Neff, J. M. Nelson, D. B. Nemes, M. Nie, G. Nigmatkulov, T. Niida, L. V. Nogach, T. Nonaka, G. Odyniec, A. Ogawa, S. Oh, В. А. Окороков, B. S. Page, R. Pak, A. Pandav, Y. Panebratsev, B. Pawlik, D. Pawlowska, H. Pei, C. Perkins, L. Pinsky, R. L. Pintér, J. Pluta, J. Porter, M. Posik, N. K. Pruthi, M. Przybycień, J. Putschke, Hongbo Qiu, A. Quintero, S. K. Radhakrishnan, S. Ramachandran, R. L. Ray, R. G. Reed, H. G. Ritter, J. B. Roberts, O. V. Rogachevskiy, J. L. Romero, L. Ruan, J. Rusňák, N. R. Sahoo, H. Sako, S. Salur, J. Sandweiss, S. Sato, W. B. Schmidke, N. Schmitz, B. R. Schweid, F. Seck, J. Seger, M. Sergeeva, R. Seto, P. Seyboth, N. Shah, E. Shahaliev, P. V. Shanmuganathan, M. Shao, F. Shen, W. Q. Shen, S. S. Shi, Q. Y. Shou, E. P. Sichtermann, R. Sikora, M. Simko, J. B. Singh, S. Singha, N. Smirnov, W. Solyst, P. Sørensen, H. Spinka, B. Srivastava, T. D. S. Stanislaus, M. Stefaniak, D. J. Stewart, M. Strikhanov, B. Stringfellow, A. A. P. Suaide, M. Šumbera, B. Summa, X. M. Sun, Y. Sun, Y. Sun, B. Surrow, D. N. Svirida, P. Szymański, A. H. Tang, Z. Tang, A. Taranenko, T. Tarnowsky, J. H. Thomas, A. R. Timmins, D. Tlusty, M. Tokarev, C. A. Tomkiel, S. Trentalange, R. E. Tribble, P. Tribedy, S. K. Tripathy, O. D. Tsai, Z. Tu, T. Ullrich, D. G. Underwood, I. Upsal, G. Van Buren, J. Vanek, A. N. Vasiliev, I. Vassiliev, F. Videbæk, S. Vokál, S. A. Voloshin, F. Wang, G. Wang, J. S. Wang, P. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Z. Wang, J. C. Webb, P. C. Weidenkaff, L. Wen, G. D. Westfall, H. Wieman, S. W. Wissink, R. Witt, Y. Wu, Zhigang Xiao, G. Xie, W. Xie, H. Xu, N. Xu, W. Xu, Y. F. Xu, Y. C. Xu, Z. Xu, Z. Xu, C. Yang, Qian Yang, S. Yang, Yi Yang, Z. Yang, Z. Ye, Z. Ye, L. Yi, K. Yip, H. Zbroszczyk, W. Zha, D. Zhang, S. Zhang, S. Zhang, X. P. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, Z. J. Zhang, Z. Zhang, J. Zhao, C. Zhong, Chao Zhou, Xiaonian Zhu, Z. A. Zhu, M. Źurek, M. Zyzak · 发表于：Physical Review Letters · 年份：2021 · DOI：10.1103/physrevlett.127.052302 · 被引用次数：155 · 研究领域：High-Energy Particle Collisions Research、Quantum Chromodynamics and Particle Interactions、Particle physics theoretical and experimental studies

The Breit-Wheeler process which produces matter and antimatter from photon collisions is experimentally investigated through the observation of 6085 exclusive electron-positron pairs in ultraperipheral $\mathrm{Au}+\mathrm{Au}$ collisions at $\sqrt{{s}_{NN}}=200\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$. The measurements reveal a large fourth-order angular modulation of $\mathrm{cos}4\mathrm{\ensuremath{\Delta}}\ensuremath{\phi}=(16.8\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}2.5)%$ and smooth invariant mass distribution absent of vector mesons ($\ensuremath{\phi}$, $\ensuremath{\omega}$, and $\ensuremath{\rho}$) at the experimental limit of $\ensuremath{\le}0.2%$ of the observed yields. The differential cross section as a function of ${e}^{+}{e}^{\ensuremath{-}}$ pair transverse momentum ${P}_{\ensuremath{\perp}}$ peaks at low value with $\sqrt{⟨{P}_{\ensuremath{\perp}}^{2}⟩}=38.1\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.9\text{ }\text{ }\mathrm{MeV}$ and displays a significant centrality dependence. These features are consistent with QED calculations for the collision of linearly polarized photons quantized from the extremely strong electromagnetic fields generated by the highly charged Au nuclei at ultrarelativistic speed. The experimental results have implications for vacuum birefringence and for mapping the magnetic field which is important for emergent QCD phenomena.