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Title: Search for a massless dark photon in c u γ decays

Journal Article · · Physical Review. D.
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Using 7.9 f b 1 of e + e collision data collected at s = 3.773 GeV with the BESIII detector at the BEPCII collider, we search for the massless dark photon with the flavor-changing neutral current processes D 0 ω γ and D 0 γ γ for the first time. No significant signals are observed, and the upper limits at the 90% confidence level on the massless dark photon branching fraction are set to be 1.1 × 10 5 and 2.0 × 10 6 for D 0 ω γ and D 0 γ γ , respectively. These results provide the most stringent constraint on the new physics energy scale associated with c u γ coupling in the world, with the new physics energy scale related parameter | C | 2 + | C 5 | 2 < 8.2 × 10 17 GeV 2 at the 90% confidence level. Published by the American Physical Society 2025

Sponsoring Organization:
USDOE
Grant/Contract Number:
FG02-05ER41374
OSTI ID:
2506922
Journal Information:
Physical Review. D., Journal Name: Physical Review. D. Journal Issue: 1 Vol. 111; ISSN PRVDAQ; ISSN 2470-0010
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (69)

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Search for dark photons in Higgs boson production via vector boson fusion in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV journal March 2021
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Search for production of an invisible dark photon in π0 decays journal May 2019
Search for dark photons from Higgs boson decays via ZH production with a photon plus missing transverse momentum signature from pp collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV with the ATLAS detector journal July 2023
Combination of searches for Higgs boson decays into a photon and a massless dark photon using pp collisions at $$ \sqrt{\textrm{s}} $$ = 13 TeV with the ATLAS detector journal August 2024
Visualization for physics analysis improvement and applications in BESIII journal July 2024
Experimental observation of isolated large transverse energy electrons with associated missing energy at journal February 1983
Two U(1)'s and ϵ charge shifts journal January 1986
ROOT — An object oriented data analysis framework journal April 1997
TopoAna: A generic tool for the event type analysis of inclusive Monte-Carlo samples in high energy physics experiments journal January 2021
Scrutinizing a massless dark photon: Basis independence journal April 2020
Search for the dark photon in π 0 decays journal June 2015
Dark matter self-interactions via collisionless shocks in cluster mergers journal October 2015
Probing a dark photon using rare leptonic kaon and pion decays journal April 2017
Dark photon search in the mass range between 1.5 and 3.4 GeV/ c 2 journal November 2017
Combined limit on the production of a light gauge boson decaying into μ+μ− and π+π− journal September 2018
Search for invisible decays of a dark photon using e+e− annihilation data at BESIII journal April 2023
Self-interacting dark matter journal October 1992
Dark matter, long-range forces, and large-scale structure journal October 1992
Make dark matter charged again journal May 2017
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The CMS experiment at the CERN LHC journal August 2008
The LHCb Detector at the LHC journal August 2008
The J-PARC KOTO experiment journal January 2012
Searching for dark photons in hyperon decays journal February 2020
Dark origin of the quark flavor hierarchy and mixing journal April 2020
Phenomenological consequences of an interacting multicomponent dark sector journal October 2020
Seeking massless dark photons in the decays of charmed hadrons journal December 2020
Erratum: Study of the Dalitz decay J/ψ→e+e−η [Phys. Rev. D 99 , 012006 (2019)] journal November 2021
Search for a massless dark photon in Λc+→pγ′ decay journal October 2022
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Weak Interactions with Lepton-Hadron Symmetry journal October 1970
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On D → X u l + l − within the Standard Model and frameworks like the littlest Higgs model with T Parity journal June 2011
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Study of the Dalitz decay J / ψ → e + e − η journal January 2019
Measurement of B ( J / ψ → η ′ e + e − ) and search for a dark photon journal January 2019
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Observation of D 0 → ρ 0 γ and Search for C P Violation in Radiative Charm Decays journal January 2017
Hunting Down Massless Dark Photons in Kaon Physics journal July 2017
Search for Invisible Decays of a Dark Photon Produced in e + e − Collisions at BaBar journal September 2017
Search for A ′ → μ + μ − Decays journal January 2020
Search for Light Dark Matter with NA64 at CERN journal October 2023
Direct Measurements of Charmed- D -Meson Hadronic Branching Fractions journal May 1986
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Explaining the $B^+\rightarrow K^+ \nu \bar{\nu }$ excess via a massless dark photon journal May 2024
LHCb detector performance journal March 2015
Mirror Matter-Type dark Matter journal December 2004
Dark Photon Searches via Higgs Boson Production at the LHC and Beyond journal July 2022