Search for π 0 decays to invisible particles

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doi:10.1007/JHEP02(2021)201

The NA62 experiment at the CERN SPS reports a study of a sample of 4 × 109 tagged π0 mesons from K+ → π+π0(γ), searching for the decay of the π0 to invisible particles. No signal is observed in excess of the expected background fluctuations. An upper limit of 4.4 × 10−9 is set on the branching ratio at 90% confidence level, improving on previous results by a factor of 60. This result can also be interpreted as a model- independent upper limit on the branching ratio for the decay K+ → π+X, where X is a particle escaping detection with mass in the range 0.110–0.155 GeV/c2 and rest lifetime greater than 100 ps. Model-dependent upper limits are obtained assuming X to be an axion-like particle with dominant fermion couplings or a dark scalar mixing with the Standard Model Higgs boson.

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Cortina Gil E.;Kleimenova A.;Minucci E.;Padolski S.;Petrov P.;Shaikhiev A.;Volpe R.;Numao T.;Velghe B.;Bryman D.;Fu J.;Husek T.;Jerhot J.;Kampf K.;Zamkovsky M.;Aliberti R.;Khoriauli G.;Kunze J.;Lomidze D.;Marchevski R.;Peruzzo L.;Vormstein M.;Wanke R.;Dalpiaz P.;Fiorini M.;Neri I.;Norton A.;Petrucci F.;Wahl H.;Cotta Ramusino A.;Gianoli A.;Iacopini E.;Latino G.;Lenti M.;Parenti A.;Bizzeti A.^{Funding Acquisition};Bucci F.;Antonelli A.;Georgiev G.;Kozhuharov V.;Lanfranchi G.;Martellotti S.;Moulson M.;Spadaro T.;Ambrosino F.;Capussela T.;Corvino M.;Di Filippo D.;Massarotti P.;Mirra M.;Napolitano M.;Saracino G.;Anzivino G.;Brizioli F.;Imbergamo E.;Lollini R.;Piandani R.;Santoni C.;Barbanera M.;Cenci P.;Checcucci B.;Lubrano P.;Lupi M.;Pepe M.;Piccini M.;Costantini F.;Di Lella L.;Doble N.;Giorgi M.;Giudici S.;Lamanna G.;Lari E.;Pedreschi E.;Sozzi M.;Cerri C.;Fantechi R.;Pontisso L.;Spinella F.;Mannelli I.;D'Agostini G.;Raggi M.;Biagioni A.;Leonardi E.;Lonardo A.;Valente P.;Vicini P.;Ammendola R.;Bonaiuto V.;Fucci A.;Salamon A.;Sargeni F.;Arcidiacono R.;Bloch-Devaux B.;Boretto M.;Menichetti E.;Migliore E.;Soldi D.;Biino C.;Filippi A.;Marchetto F.;Engelfried J.;Estrada-Tristan N.;Bragadireanu A. M.;Ghinescu S. A.;Hutanu O. E.;Baeva A.;Baigarashev D.;Emelyanov D.;Enik T.;Falaleev V.;Kekelidze V.;Korotkova A.;Litov L.;Madigozhin D.;Misheva M.;Molokanova N.;Movchan S.;Polenkevich I.;Potrebenikov Y.;Shkarovskiy S.;Zinchenko A.;Fedotov S.;Gushchin E.;Khotyantsev A.;Kudenko Y.;Kurochka V.;Medvedeva M.;Mefodev A.;Kholodenko S.;Kurshetsov V.;Obraztsov V.;Ostankov A.;Semenov V.;Sugonyaev V.;Yushchenko O.;Bician L.;Blazek T.;Cerny V.;Kucerova Z.;Bernhard J.;Ceccucci A.;Danielsson H.;De Simone N.;Duval F.;Dobrich B.;Federici L.;Gamberini E.;Gatignon L.;Guida R.;Hahn F.;Holzer E. B.;Jenninger B.;Koval M.;Laycock P.;Lehmann Miotto G.;Lichard P.;Mapelli A.;Massri K.;Noy M.;Palladino V.;Perrin-Terrin M.;Pinzino J.;Ryjov V.;Schuchmann S.;Venditti S.;Bache T.;Brunetti M. B.;Duk V.;Fascianelli V.;Fry J. R.;Gonnella F.;Goudzovski E.;Iacobuzio L.;Lazzeroni C.;Lurkin N.;Newson F.;Parkinson C.;Romano A.;Sergi A.;Sturgess A.;Swallow J.;Heath H.;Page R.;Trilov S.;Angelucci B.;Britton D.;Graham C.;Protopopescu D.;Carmignani J.;Dainton J. B.;Jones R. W. L.;Ruggiero G.;Fulton L.;Hutchcroft D.;Maurice E.;Wrona B.;Conovaloff A.;Cooper P.;Coward D.;Rubin P.

2021

Abstract

The NA62 experiment at the CERN SPS reports a study of a sample of 4 × 109 tagged π0 mesons from K+ → π+π0(γ), searching for the decay of the π0 to invisible particles. No signal is observed in excess of the expected background fluctuations. An upper limit of 4.4 × 10−9 is set on the branching ratio at 90% confidence level, improving on previous results by a factor of 60. This result can also be interpreted as a model- independent upper limit on the branching ratio for the decay K+ → π+X, where X is a particle escaping detection with mass in the range 0.110–0.155 GeV/c2 and rest lifetime greater than 100 ps. Model-dependent upper limits are obtained assuming X to be an axion-like particle with dominant fermion couplings or a dark scalar mixing with the Standard Model Higgs boson.

Scheda breve

Scheda completa

Scheda completa (DC)

	Anno di pubblicazione
	
				2021
			
	Rivista
	
				JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS
			
	N° del Volume
	
				2021
			
	Fascicolo
	
				2
			
	Pagina iniziale
	
				201
			
	Pagina finale
	
				201
			
	Codice DOI
	
				https://dx.doi.org/10.1007/JHEP02(2021)201
			
	Codice WoS
	
				WOS:000681463700001
			
	Codice Scopus
	
				2-s2.0-85101791870
			
	Citazione
	
				Search for π 0 decays to invisible particles / Cortina Gil, E., Kleimenova, A., Minucci, E., Padolski, S., Petrov, P., Shaikhiev, A., Volpe, R., Numao, T., Velghe, B., Bryman, D., Fu, J., Husek, T., Jerhot, J., Kampf, K., Zamkovsky, M., Aliberti, R., Khoriauli, G., Kunze, J., Lomidze, D., Marchevski, R., et al.. - In: JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS. - ISSN 1029-8479. - 2021:2(2021), pp. 201-201. [10.1007/JHEP02(2021)201]
			
	Tutti gli autori
	
						Cortina Gil, E.; Kleimenova, A.; Minucci, E.; Padolski, S.; Petrov, P.; Shaikhiev, A.; Volpe, R.; Numao, T.; Velghe, B.; Bryman, D.; Fu, J.; Husek, T....espandi
						
	Tipologia
	
				Articolo su rivista

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