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.

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).


Published in:
Physical Review Letters, 122, 1, 011801
Year:
Jan 04 2019
Publisher:
College Pk, AMER PHYSICAL SOC
ISSN:
0031-9007
1079-7114
Laboratories:




 Record created 2019-01-23, last modified 2019-12-05


Rate this document:

Rate this document:
1
2
3
 
(Not yet reviewed)