Search for a Light CP-odd Higgs Boson and Low-Mass Dark Matter at the Belle Experiment

Seong, I. S.; Vahsen, S. E.; Adachi, I; Aihara, H.; Al Said, S.; Asner, D. M.; Aulchenko, V; Aushev, T.; Ayad, R.; Babu, V; Bakich, A. M.; Bansal, V; Behera, P.; Bhardwaj, V; Bhuyan, B.; Bilka, T.; Biswal, J.; Bobrov, A.; Bonvicini, G.; Bozek, A.; Bracko, M.; Browder, T. E.; Cao, L.; Cervenkov, D.; Chang, P.; Chekelian, V; Chen, A.; Cheon, B. G.; Chilikin, K.; Cho, K.; Choi, Y.; Choudhury, S.; Cinabro, D.; Cunliffe, S.; Dash, N.; Di Carlo, S.; Dingfelder, J.; Dong, T. V.; Eidelman, S.; Epifanov, D.; Fast, J. E.; Frey, A.; Fulsom, B. G.; Garg, R.; Gaur, V; Gabyshev, N.; Garmash, A.; Gelb, M.; Giri, A.; Goldenzweig, P.; Golob, B.; Guido, E.; Haba, J.; Hayasaka, K.; Hayashii, H.; Hedges, M. T.; Higuchi, T.; Hou, W-S; Hsu, C-L; Huang, K.; Iijima, T.; Inami, K.; Inguglia, G.; Ishikawa, A.; Itoh, R.; Iwasaki, M.; Iwasaki, Y.; Jacobs, W. W.; Jeon, H. B.; Jia, S.; Jin, Y.; Joffe, D.; Joo, K. K.; Julius, T.; Kaliyar, A. B.; Karyan, G.; Kawasaki, T.; Kichimi, H.; Kiesling, C.; Kim, D. Y.; Kim, J. B.; Kim, K. T.; Kim, S. H.; Kinoshita, K.; Kodys, P.; Korpar, S.; Kotchetkov, D.; Krizan, P.; Kroeger, R.; Krokovny, P.; Kuhr, T.; Kumita, T.; Kuzmin, A.; Kwon, Y-J; Lange, J. S.; Lee, I. S.; Lee, S. C.; Li, L. K.; Li, Y. B.; Gioi, L. Li; Libby, J.; Liventsev, D.; Lubej, M.; Luo, T.; MacQueen, C.; Masuda, M.; Matsuda, T.; Merola, M.; Miyabayashi, K.; Miyata, H.; Mizuk, R.; Mohanty, G. B.; Mori, T.; Mussa, R.; Nakano, E.; Nakao, M.; Nanut, T.; Nath, K. J.; Nayak, M.; Niiyama, M.; Nisar, N. K.; Nishida, S.; Nishimura, K.; Ogawa, S.; Ono, H.; Ostrowicz, W.; Pakhlov, P.; Pakhlova, G.; Pal, B.; Park, H.; Pedlar, T. K.; Pestotnik, R.; Piilonen, L. E.; Prencipe, E.; Ritter, M.; Rostomyan, A.; Russo, G.; Sakai, Y.; Salehi, M.; Sandilya, S.; Santelj, L.; Sanuki, T.; Savinov, V; Schneider, O.; Schnell, G.; Schueler, J.; Schwanda, C.; Seino, Y.; Senyo, K.; Seon, O.; Sevior, M. E.; Shen, C. P.; Shibata, T-A; Shiu, J-G; Simon, F.; Solovieva, E.; Stanic, S.; Staric, M.; Sumihama, M.; Sumiyoshi, T.; Sutcliffe, W.; Takizawa, M.; Tanida, K.; Tenchini, F.; Trabelsi, K.; Uchida, M.; Uglov, T.; Unno, Y.; Uno, S.; Usov, Y.; Van Hulse, C.; Van Tonder, R.; Varner, G.; Vinokurova, A.; Vossen, A.; Wang, B.; Wang, C. H.; Wang, P.; Watanabe, M.; Watanuki, S.; Widmann, E.; Won, E.; Yamamoto, H.; Ye, H.; Yelton, J.; Yuan, C. Z.; Yusa, Y.; Zakharov, S.; Zhang, Z. P.; Zhilich, V; Zhukova, V; Zhulanov, V; Zupanc, A.

doi:10.1103/PhysRevLett.122.011801

Seong, I. S.; Vahsen, S. E.; Adachi, I; Aihara, H.; Al Said, S.; Asner, D. M.; Aulchenko, V; Aushev, T.; Ayad, R.; Babu, V; Bakich, A. M.; Bansal, V; Behera, P.; Bhardwaj, V; Bhuyan, B.; Bilka, T.; Biswal, J.; Bobrov, A.; Bonvicini, G.; Bozek, A.; Bracko, M.; Browder, T. E.; Cao, L.; Cervenkov, D.; Chang, P.; Chekelian, V; Chen, A.; Cheon, B. G.; Chilikin, K.; Cho, K.; Choi, Y.; Choudhury, S.; Cinabro, D.; Cunliffe, S.; Dash, N.; Di Carlo, S.; Dingfelder, J.; Dong, T. V.; Eidelman, S.; Epifanov, D.; Fast, J. E.; Frey, A.; Fulsom, B. G.; Garg, R.; Gaur, V; Gabyshev, N.; Garmash, A.; Gelb, M.; Giri, A.; Goldenzweig, P.; Golob, B.; Guido, E.; Haba, J.; Hayasaka, K.; Hayashii, H.; Hedges, M. T.; Higuchi, T.; Hou, W-S; Hsu, C-L; Huang, K.; Iijima, T.; Inami, K.; Inguglia, G.; Ishikawa, A.; Itoh, R.; Iwasaki, M.; Iwasaki, Y.; Jacobs, W. W.; Jeon, H. B.; Jia, S.; Jin, Y.; Joffe, D.; Joo, K. K.; Julius, T.; Kaliyar, A. B.; Karyan, G.; Kawasaki, T.; Kichimi, H.; Kiesling, C.; Kim, D. Y.; Kim, J. B.; Kim, K. T.; Kim, S. H.; Kinoshita, K.; Kodys, P.; Korpar, S.; Kotchetkov, D.; Krizan, P.; Kroeger, R.; Krokovny, P.; Kuhr, T.; Kumita, T.; Kuzmin, A.; Kwon, Y-J; Lange, J. S.; Lee, I. S.; Lee, S. C.; Li, L. K.; Li, Y. B.; Gioi, L. Li; Libby, J.; Liventsev, D.; Lubej, M.; Luo, T.; MacQueen, C.; Masuda, M.; Matsuda, T.; Merola, M.; Miyabayashi, K.; Miyata, H.; Mizuk, R.; Mohanty, G. B.; Mori, T.; Mussa, R.; Nakano, E.; Nakao, M.; Nanut, T.; Nath, K. J.; Nayak, M.; Niiyama, M.; Nisar, N. K.; Nishida, S.; Nishimura, K.; Ogawa, S.; Ono, H.; Ostrowicz, W.; Pakhlov, P.; Pakhlova, G.; Pal, B.; Park, H.; Pedlar, T. K.; Pestotnik, R.; Piilonen, L. E.; Prencipe, E.; Ritter, M.; Rostomyan, A.; Russo, G.; Sakai, Y.; Salehi, M.; Sandilya, S.; Santelj, L.; Sanuki, T.; Savinov, V; Schneider, O.; Schnell, G.; Schueler, J.; Schwanda, C.; Seino, Y.; Senyo, K.; Seon, O.; Sevior, M. E.; Shen, C. P.; Shibata, T-A; Shiu, J-G; Simon, F.; Solovieva, E.; Stanic, S.; Staric, M.; Sumihama, M.; Sumiyoshi, T.; Sutcliffe, W.; Takizawa, M.; Tanida, K.; Tenchini, F.; Trabelsi, K.; Uchida, M.; Uglov, T.; Unno, Y.; Uno, S.; Usov, Y.; Van Hulse, C.; Van Tonder, R.; Varner, G.; Vinokurova, A.; Vossen, A.; Wang, B.; Wang, C. H.; Wang, P.; Watanabe, M.; Watanuki, S.; Widmann, E.; Won, E.; Yamamoto, H.; Ye, H.; Yelton, J.; Yuan, C. Z.; Yusa, Y.; Zakharov, S.; Zhang, Z. P.; Zhilich, V; Zhukova, V; Zhulanov, V; Zupanc, A.

2019

Download

Formats

Format
BibTeX
MARCXML
TextMARC
MARC
DublinCore
EndNote
NLM
RefWorks
RIS

Files

Abstract

We report on the first Belle search for a light CP-odd Higgs boson, A(0), that decays into low mass dark matter, chi, in final states with a single photon and missing energy. We search for events produced via the dipion transition (sic)(2S) -> (sic)(1S)pi(+)pi(-), followed by the on-shell process (sic)(1S) -> gamma A(0) with A(0) -> chi chi, or by the off-shell process (sic)(1S) -> gamma chi chi. Utilizing a data sample of 157.3 x 10(6) (sic)(2S) decays, we find no evidence for a signal. We set limits on the branching fractions of such processes in the mass ranges M-A0 < 8.97 GeV/c(2) and M-chi < 4.44 GeV/c(2). We then use the limits on the off-shell process to set competitive limits on WIMP-nucleon scattering in the WIMP mass range below 5 GeV/c(2).

Details

Title Search for a Light CP-odd Higgs Boson and Low-Mass Dark Matter at the Belle Experiment

Author(s) Seong, I. S. ; Vahsen, S. E. ; Adachi, I ; Aihara, H. ; Al Said, S. ; Asner, D. M. ; Aulchenko, V ; Aushev, T. ; Ayad, R. ; Babu, V ; Bakich, A. M. ; Bansal, V ; Behera, P. ; Bhardwaj, V ; Bhuyan, B. ; Bilka, T. ; Biswal, J. ; Bobrov, A. ; Bonvicini, G. ; Bozek, A. ; Bracko, M. ; Browder, T. E. ; Cao, L. ; Cervenkov, D. ; Chang, P. ; Chekelian, V ; Chen, A. ; Cheon, B. G. ; Chilikin, K. ; Cho, K. ; Choi, Y. ; Choudhury, S. ; Cinabro, D. ; Cunliffe, S. ; Dash, N. ; Di Carlo, S. ; Dingfelder, J. ; Dong, T. V. ; Eidelman, S. ; Epifanov, D. ; Fast, J. E. ; Frey, A. ; Fulsom, B. G. ; Garg, R. ; Gaur, V ; Gabyshev, N. ; Garmash, A. ; Gelb, M. ; Giri, A. ; Goldenzweig, P. ; Golob, B. ; Guido, E. ; Haba, J. ; Hayasaka, K. ; Hayashii, H. ; Hedges, M. T. ; Higuchi, T. ; Hou, W-S ; Hsu, C-L ; Huang, K. ; Iijima, T. ; Inami, K. ; Inguglia, G. ; Ishikawa, A. ; Itoh, R. ; Iwasaki, M. ; Iwasaki, Y. ; Jacobs, W. W. ; Jeon, H. B. ; Jia, S. ; Jin, Y. ; Joffe, D. ; Joo, K. K. ; Julius, T. ; Kaliyar, A. B. ; Karyan, G. ; Kawasaki, T. ; Kichimi, H. ; Kiesling, C. ; Kim, D. Y. ; Kim, J. B. ; Kim, K. T. ; Kim, S. H. ; Kinoshita, K. ; Kodys, P. ; Korpar, S. ; Kotchetkov, D. ; Krizan, P. ; Kroeger, R. ; Krokovny, P. ; Kuhr, T. ; Kumita, T. ; Kuzmin, A. ; Kwon, Y-J ; Lange, J. S. ; Lee, I. S. ; Lee, S. C. ; Li, L. K. ; Li, Y. B. ; Gioi, L. Li ; Libby, J. ; Liventsev, D. ; Lubej, M. ; Luo, T. ; MacQueen, C. ; Masuda, M. ; Matsuda, T. ; Merola, M. ; Miyabayashi, K. ; Miyata, H. ; Mizuk, R. ; Mohanty, G. B. ; Mori, T. ; Mussa, R. ; Nakano, E. ; Nakao, M. ; Nanut, T. ; Nath, K. J. ; Nayak, M. ; Niiyama, M. ; Nisar, N. K. ; Nishida, S. ; Nishimura, K. ; Ogawa, S. ; Ono, H. ; Ostrowicz, W. ; Pakhlov, P. ; Pakhlova, G. ; Pal, B. ; Park, H. ; Pedlar, T. K. ; Pestotnik, R. ; Piilonen, L. E. ; Prencipe, E. ; Ritter, M. ; Rostomyan, A. ; Russo, G. ; Sakai, Y. ; Salehi, M. ; Sandilya, S. ; Santelj, L. ; Sanuki, T. ; Savinov, V ; Schneider, O. ; Schnell, G. ; Schueler, J. ; Schwanda, C. ; Seino, Y. ; Senyo, K. ; Seon, O. ; Sevior, M. E. ; Shen, C. P. ; Shibata, T-A ; Shiu, J-G ; Simon, F. ; Solovieva, E. ; Stanic, S. ; Staric, M. ; Sumihama, M. ; Sumiyoshi, T. ; Sutcliffe, W. ; Takizawa, M. ; Tanida, K. ; Tenchini, F. ; Trabelsi, K. ; Uchida, M. ; Uglov, T. ; Unno, Y. ; Uno, S. ; Usov, Y. ; Van Hulse, C. ; Van Tonder, R. ; Varner, G. ; Vinokurova, A. ; Vossen, A. ; Wang, B. ; Wang, C. H. ; Wang, P. ; Watanabe, M. ; Watanuki, S. ; Widmann, E. ; Won, E. ; Yamamoto, H. ; Ye, H. ; Yelton, J. ; Yuan, C. Z. ; Yusa, Y. ; Zakharov, S. ; Zhang, Z. P. ; Zhilich, V ; Zhukova, V ; Zhulanov, V ; Zupanc, A.

Published in Physical Review Letters

Volume 122

Issue 1

Pages 011801

Date 2019-01-04

ISSN 0031-9007
1079-7114

Note This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution License

DOI https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.011801

Other identifier(s) View record in Web of Science

Laboratories LPHE

Record Appears in Scientific production and competences > SB - School of Basic Sciences > IPHYS - Institute of Physics > LPHE - High Energy Physics Laboratory
Peer-reviewed publications
Work produced at EPFL
Journal Articles
Published

Record creation date 2019-01-23

Files

Abstract

Details

PDF