Sensitivity of the SHiP experiment to dark photons decaying to a pair of charged particles

Ahdida, C.; Akmete, A.; Albanese, R.; Alexandrov, A.; Anokhina, A.; Aoki, S.; Arduini, G.; Atkin, E.; Azorskiy, N.; Back, J. J.; Bagulya, A.; Santos, F. B. D.; Baranov, A.; Bardou, F.; Barker, G. J.; Battistin, M.; Bauche, J.; Bay, A.; Bayliss, V.; Bencivenni, G.; Berdnikov, A. Y.; Berdnikov, Y. A.; Bertani, M.; Betancourt, C.; Bezshyiko, I.; Bezshyyko, O.; Bick, D.; Bieschke, S.; Blanco, A.; Boehm, J.; Bogomilov, M.; Boiarska, I.; Bondarenko, K.; Bonivento, W. M.; Borburgh, J.; Boyarsky, A.; Brenner, R.; Breton, D.; Buscher, V.; Buonaura, A.; Buontempo, S.; Cadeddu, S.; Calcaterra, A.; Calviani, M.; Campanelli, M.; Casolino, M.; Charitonidis, N.; Chau, P.; Chauveau, J.; Chepurnov, A.; Chernyavskiy, M.; Choi, K. -Y.; Chumakov, A.; Ciambrone, P.; Cicero, V.; Congedo, L.; Cornelis, K.; Cristinziani, M.; Crupano, A.; Dallavalle, G. M.; Datwyler, A.; D'Ambrosio, N.; D'Appollonio, G.; de Asmundis, R.; De Carvalho Saraiva, J.; De Lellis, G.; de Magistris, M.; De Roeck, A.; De Serio, M.; De Simone, D.; Dedenko, L.; Dergachev, P.; Crescenzo, A. D.; Giulio, L. D.; Marco, N. D.; Dib, C.; Dijkstra, H.; Dmitrenko, V.; Dougherty, L. A.; Dolmatov, A.; Domenici, D.; Donskov, S.; Drohan, V.; Dubreuil, A.; Durhan, O.; Ehlert, M.; Elikkaya, E.; Enik, T.; Etenko, A.; Fabbri, F.; Fedin, O.; Fedotovs, F.; Felici, G.; Ferrillo, M.; Ferro-Luzzi, M.; Filippov, K.; Fini, R. A.; Fonte, P.; Franco, C.; Fraser, M.; Fresa, R.; Froeschl, R.; Fukuda, T.; Galati, G.; Gall, J.; Gatignon, L.; Gavrilov, G.; Gentile, V.; Goddard, B.; Golinka-Bezshyyko, L.; Golovatiuk, A.; Golovtsov, V.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gorbounov, P.; Gorbunov, D.; Gorbunov, S.; Gorkavenko, V.; Gorshenkov, M.; Grachev, V.; Grandchamp, A. L.; Graverini, E.; Grenard, J. -L.; Grenier, D.; Grichine, V.; Gruzinskii, N.; Guler, A. M.; Guz, Y.; Haefeli, G. J.; Hagner, C.; Hakobyan, H.; Harris, I. W.; van Herwijnen, E.; Hessler, C.; Hollnagel, A.; Hosseini, B.; Hushchyn, M.; Iaselli, G.; Iuliano, A.; Jacobsson, R.; Jokovic, D.; Jonker, M.; Kadenko, I.; Kain, V.; Kaiser, B.; Kamiscioglu, C.; Karpenkov, D.; Kershaw, K.; Khabibullin, M.; Khalikov, E.; Khaustov, G.; Khoriauli, G.; Khotyantsev, A.; Kim, Y. G.; Kim, V.; Kitagawa, N.; J. -W., Ko; Kodama, K.; Kolesnikov, A.; Kolev, D. I.; Kolosov, V.; Komatsu, M.; Kono, A.; Konovalova, N.; Kormannshaus, S.; Korol, I.; Korol'Ko, I.; Korzenev, A.; Kostyukhin, V.; Platia, E. K.; Kovalenko, S.; Krasilnikova, I.; Kudenko, Y.; Kurbatov, E.; Kurbatov, P.; Kurochka, V.; Kuznetsova, E.; Lacker, H. M.; Lamont, M.; Lanfranchi, G.; Lantwin, O.; Lauria, A.; Lee, K. S.; Lee, K. Y.; Leonardo, N.; Levy, J. -M.; Loschiavo, V. P.; Lopes, L.; Sola, E. L.; Lyubovitskij, V.; Maalmi, J.; Magnan, A. -M.; Maleev, V.; Malinin, A.; Manabe, Y.; Managadze, A. K.; Manfredi, M.; Marsh, S.; Marshall, A. M.; Mefodev, A.; Mermod, P.; Miano, A.; Mikado, S.; Mikhaylov, Y.; Milstead, D. A.; Mineev, O.; Montanari, A.; Montesi, M. C.; Morishima, K.; Movchan, S.; Muttoni, Y.; Naganawa, N.; Nakamura, M.; Nakano, T.; Nasybulin, S.; Ninin, P.; Nishio, A.; Obinyakov, B.; Ogawa, S.; Okateva, N.; Opitz, B.; Osborne, J.; Ovchynnikov, M.; Owtscharenko, N.; Owen, P. H.; Pacholek, P.; Paoloni, A.; Park, B. D.; Pastore, A.; Patel, M.; Pereyma, D.; Perillo-Marcone, A.; Petkov, G. L.; Petridis, K.; Petrov, A.; Podgrudkov, D.; Poliakov, V.; Polukhina, N.; Prieto, J. P.; Prokudin, M.; Prota, A.; Quercia, A.; Rademakers, A.; Rakai, A.; Ratnikov, F.; Rawlings, T.; Redi, F.; Ricciardi, S.; Rinaldesi, M.; Rodin, V.; Rodin, V.; Robbe, P.; Cavalcante, A. B. R.; Roganova, T.; Rokujo, H.; Rosa, G.; Rovelli, T.; Ruchayskiy, O.; Ruf, T.; Samoylenko, V.; Samsonov, V.; Galan, F. S.; Diaz, P. S.; Ull, A. S.; Saputi, A.; Sato, O.; Savchenko, E. S.; Schliwinski, J. S.; Schmidt-Parzefall, W.; Serra, N.; Sgobba, S.; Shadura, O.; Shakin, A.; Shaposhnikov, M.; Shatalov, P.; Shchedrina, T.; Shchutska, L.; Shevchenko, V.; Shibuya, H.; Shirobokov, S.; Shustov, A.; Silverstein, S. B.; Simone, S.; Simoniello, R.; Skorokhvatov, M.; Smirnov, S.; Soares, G.; Sohn, J. Y.; Sokolenko, A.; Solodko, E.; Starkov, N.; Stoel, L.; Stramaglia, M. E.; Sukhonos, D.; Suzuki, Y.; Takahashi, S.; Tastet, J. L.; Teterin, P.; Naing, S. T.; Timiryasov, I.; Tioukov, V.; Tommasini, D.; Torii, M.; Tosi, N.; Treille, D.; Tsenov, R.; Ulin, S.; Ursov, E.; Ustyuzhanin, A.; Uteshev, Z.; Uvarov, L.; Vankova-Kirilova, G.; Vannucci, F.; Venturi, V.; Vidulin, I.; Vilchinski, S.; Vincke, H.; Vincke, H.; Visone, C.; Vlasik, K.; Volkov, A.; Voronkov, R.; Waasen, S.; Wanke, R.; Wertelaers, P.; Williams, O.; Woo, J. -K.; Wurm, M.; Xella, S.; Yilmaz, D.; Yilmazer, A. U.; Yoon, C. S.; Zaytsev, Y.; Zelenov, A.; Zimmerman, J.

doi:10.1140/epjc/s10052-021-09224-3

Dark photons are hypothetical massive vector particles that could mix with ordinary photons. The simplest theoretical model is fully characterised by only two parameters: the mass of the dark photon mγD and its mixing parameter with the photon, ε. The sensitivity of the SHiP detector is reviewed for dark photons in the mass range between 0.002 and 10 GeV. Different production mechanisms are simulated, with the dark photons decaying to pairs of visible fermions, including both leptons and quarks. Exclusion contours are presented and compared with those of past experiments. The SHiP detector is expected to have a unique sensitivity for mγD ranging between 0.8 and 3.3-0.5+0.2 GeV, and ε2 ranging between 10 - 11 and 10 - 17.

Sensitivity of the SHiP experiment to dark photons decaying to a pair of charged particles

Ahdida C.;Akmete A.;Albanese R.;Alexandrov A.;Anokhina A.;Aoki S.;Arduini G.;Atkin E.;Azorskiy N.;Back J. J.;Bagulya A.;Santos F. B. D.;Baranov A.;Bardou F.;Barker G. J.;Battistin M.;Bauche J.;Bay A.;Bayliss V.;Bencivenni G.;Berdnikov A. Y.;Berdnikov Y. A.;Bertani M.;Betancourt C.;Bezshyiko I.;Bezshyyko O.;Bick D.;Bieschke S.;Blanco A.;Boehm J.;Bogomilov M.;Boiarska I.;Bondarenko K.;Bonivento W. M.;Borburgh J.;Boyarsky A.;Brenner R.;Breton D.;Buscher V.;Buonaura A.;Buontempo S.;Cadeddu S.;Calcaterra A.;Calviani M.;Campanelli M.;Casolino M.;Charitonidis N.;Chau P.;Chauveau J.;Chepurnov A.;Chernyavskiy M.;Choi K. -Y.;Chumakov A.;Ciambrone P.;Cicero V.;Congedo L.;Cornelis K.;Cristinziani M.;Crupano A.;Dallavalle G. M.;Datwyler A.;D'Ambrosio N.;D'Appollonio G.;de Asmundis R.;De Carvalho Saraiva J.;De Lellis G.;de Magistris M.;De Roeck A.;De Serio M.;De Simone D.;Dedenko L.;Dergachev P.;Crescenzo A. D.;Giulio L. D.;Marco N. D.;Dib C.;Dijkstra H.;Dmitrenko V.;Dougherty L. A.;Dolmatov A.;Domenici D.;Donskov S.;Drohan V.;Dubreuil A.;Durhan O.;Ehlert M.;Elikkaya E.;Enik T.;Etenko A.;Fabbri F.;Fedin O.;Fedotovs F.;Felici G.;Ferrillo M.;Ferro-Luzzi M.;Filippov K.;Fini R. A.;Fonte P.;Franco C.;Fraser M.;Fresa R.;Froeschl R.;Fukuda T.;Galati G.;Gall J.;Gatignon L.;Gavrilov G.;Gentile V.;Goddard B.;Golinka-Bezshyyko L.;Golovatiuk A.;Golovtsov V.;Golubkov D.;Golutvin A.;Gorbounov P.;Gorbunov D.;Gorbunov S.;Gorkavenko V.;Gorshenkov M.;Grachev V.;Grandchamp A. L.;Graverini E.;Grenard J. -L.;Grenier D.;Grichine V.;Gruzinskii N.;Guler A. M.;Guz Y.;Haefeli G. J.;Hagner C.;Hakobyan H.;Harris I. W.;van Herwijnen E.;Hessler C.;Hollnagel A.;Hosseini B.;Hushchyn M.;Iaselli G.;Iuliano A.;Jacobsson R.;Jokovic D.;Jonker M.;Kadenko I.;Kain V.;Kaiser B.;Kamiscioglu C.;Karpenkov D.;Kershaw K.;Khabibullin M.;Khalikov E.;Khaustov G.;Khoriauli G.;Khotyantsev A.;Kim Y. G.;Kim V.;Kitagawa N.;Ko J. -W.;Kodama K.;Kolesnikov A.;Kolev D. I.;Kolosov V.;Komatsu M.;Kono A.;Konovalova N.;Kormannshaus S.;Korol I.;Korol'ko I.;Korzenev A.;Kostyukhin V.;Platia E. K.;Kovalenko S.;Krasilnikova I.;Kudenko Y.;Kurbatov E.;Kurbatov P.;Kurochka V.;Kuznetsova E.;Lacker H. M.;Lamont M.;Lanfranchi G.;Lantwin O.;Lauria A.;Lee K. S.;Lee K. Y.;Leonardo N.;Levy J. -M.;Loschiavo V. P.;Lopes L.;Sola E. L.;Lyubovitskij V.;Maalmi J.;Magnan A. -M.;Maleev V.;Malinin A.;Manabe Y.;Managadze A. K.;Manfredi M.;Marsh S.;Marshall A. M.;Mefodev A.;Mermod P.;Miano A.;Mikado S.;Mikhaylov Y.;Milstead D. A.;Mineev O.;Montanari A.;Montesi M. C.;Morishima K.;Movchan S.;Muttoni Y.;Naganawa N.;Nakamura M.;Nakano T.;Nasybulin S.;Ninin P.;Nishio A.;Obinyakov B.;Ogawa S.;Okateva N.;Opitz B.;Osborne J.;Ovchynnikov M.;Owtscharenko N.;Owen P. H.;Pacholek P.;Paoloni A.;Park B. D.;Pastore A.;Patel M.;Pereyma D.;Perillo-Marcone A.;Petkov G. L.;Petridis K.;Petrov A.;Podgrudkov D.;Poliakov V.;Polukhina N.;Prieto J. P.;Prokudin M.;Prota A.;Quercia A.;Rademakers A.;Rakai A.;Ratnikov F.;Rawlings T.;Redi F.;Ricciardi S.;Rinaldesi M.;Rodin V.;Rodin V.;Robbe P.;Cavalcante A. B. R.;Roganova T.;Rokujo H.;Rosa G.;Rovelli T.;Ruchayskiy O.;Ruf T.;Samoylenko V.;Samsonov V.;Galan F. S.;Diaz P. S.;Ull A. S.;Saputi A.;Sato O.;Savchenko E. S.;Schliwinski J. S.;Schmidt-Parzefall W.;Serra N.;Sgobba S.;Shadura O.;Shakin A.;Shaposhnikov M.;Shatalov P.;Shchedrina T.;Shchutska L.;Shevchenko V.;Shibuya H.;Shirobokov S.;Shustov A.;Silverstein S. B.;Simone S.;Simoniello R.;Skorokhvatov M.;Smirnov S.;Soares G.;Sohn J. Y.;Sokolenko A.;Solodko E.;Starkov N.;Stoel L.;Stramaglia M. E.;Sukhonos D.;Suzuki Y.;Takahashi S.;Tastet J. L.;Teterin P.;Naing S. T.;Timiryasov I.;Tioukov V.;Tommasini D.;Torii M.;Tosi N.;Treille D.;Tsenov R.;Ulin S.;Ursov E.;Ustyuzhanin A.;Uteshev Z.;Uvarov L.;Vankova-Kirilova G.;Vannucci F.;Venturi V.;Vidulin I.;Vilchinski S.;Vincke H.;Vincke H.;Visone C.;Vlasik K.;Volkov A.;Voronkov R.;Waasen S.;Wanke R.;Wertelaers P.;Williams O.;Woo J. -K.;Wurm M.;Xella S.;Yilmaz D.;Yilmazer A. U.;Yoon C. S.;Zaytsev Y.;Zelenov A.;Zimmerman J.

2021-01-01

Abstract

Dark photons are hypothetical massive vector particles that could mix with ordinary photons. The simplest theoretical model is fully characterised by only two parameters: the mass of the dark photon mγD and its mixing parameter with the photon, ε. The sensitivity of the SHiP detector is reviewed for dark photons in the mass range between 0.002 and 10 GeV. Different production mechanisms are simulated, with the dark photons decaying to pairs of visible fermions, including both leptons and quarks. Exclusion contours are presented and compared with those of past experiments. The SHiP detector is expected to have a unique sensitivity for mγD ranging between 0.8 and 3.3-0.5+0.2 GeV, and ε2 ranging between 10 - 11 and 10 - 17.

Scheda breve

Scheda completa

Scheda completa (DC)

	Anno di pubblicazione
	
			2021
		
	Parole chiave
	
			proton-proton collisions; Weizsacker-Williams method; vector gauge boson; phi-meson decays; parton distributions; search; e(+)e(-); lepton; limits; pi(0)
		
	Tipologia:
	
			1.1 Articolo in rivista

File in questo prodotto:

File	Dimensione	Formato
Ahdida2021_Article_SensitivityOfTheSHiPExperiment.pdf accesso aperto Tipologia: versione editoriale Dimensione 3.5 MB Formato Adobe PDF Visualizza/Apri	3.5 MB	Adobe PDF	Visualizza/Apri

I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11584/324713

Citazioni

ND

18

18

UNICA IRIS Institutional Research Information System

Sensitivity of the SHiP experiment to dark photons decaying to a pair of charged particles

2021-01-01

Abstract

Scheda breve

Scheda completa

Scheda completa (DC)

Citazioni

social impact

UNICA IRIS Institutional Research Information System

Sensitivity of the SHiP experiment to dark photons decaying to a pair of charged particles

2021-01-01

Abstract

Scheda breve Scheda completa Scheda completa (DC)

Informazioni

Citazioni

social impact

Conferma cancellazione

Scheda breve

Scheda completa

Scheda completa (DC)