Search for the dark photon in pi0 decays

Batley, J.; Kalmus, G.; Lazzeroni, C.; Munday, D.; Slater, M.; Wotton, S.; Arcidiacono, R.; Bocquet, G.; Cabibbo, N.; Ceccucci, A.; Cundy, D.; Falaleev, V.; Fidecaro, M.; Gatignon, L.; Gonidec, A.; Kubischta, W.; Norton, A.; Maier, A.; Patel, M.; Peters, A.; Balev, S.; Frabetti, P.; Gersabeck, E.; Goudzovski, E.; Hristov, P.; Kekelidze, V.; Kozhuharov, V.; Litov, L.; Madigozhin, D.; Molokanova, N.; Polenkevich, I.; Potrebenikov, Y.; Stoynev, S.; Zinchenko, A.; Monnier, E.; Swallow, E.; Winston, R.; Rubin, P.; Walker, A.; Baldini, W.; Ramusino, A. C.; Dalpiaz, P.; Damiani, C.; Fiorini, M.; Gianoli, A.; Martini, M.; Petrucci, F.; Savrié, M.; Scarpa, M.; Wahl, H.; Bizzeti, A.; Lenti, M.; Veltri, M.; Calvetti, M.; Celeghini, E.; Iacopini, E.; Ruggiero, G.; Behler, M.; Eppard, K.; Kleinknecht, K.; Marouelli, P.; Masetti, L.; Moosbrugger, U.; Morales, C. M.; Renk, B.; Wache, M.; Wanke, R.; Winhart, A.; Coward, D.; Dabrowski, A.; Martin, T. F.; Shieh, M.; Szleper, M.; Velasco, M.; Wood, M.; Cenci, P.; Pepe, M.; Petrucci, M.; Anzivino, G.; Imbergamo, E.; Nappi, A.; Piccini, M.; Raggi, M.; Valdata Nappi, M.; Cerri, C.; Fantechi, R.; Collazuol, Gianmaria; Dilella, L.; Lamanna, G.; Mannelli, I.; Michetti, A.; Costantini, F.; Doble, N.; Fiorini, L.; Giudici, S.; Pierazzini, G.; Sozzi, M.; Venditti, S.; Bloch Devaux, B.; Cheshkov, C.; Chèze, J.; Beer, M. D.; Derré, J.; Marel, G.; Mazzucato, E.; Peyaud, B.; Vallage, B.; Holder, M.; Ziolkowski, M.; Biino, C.; Cartiglia, N.; Marchetto, F.; Bifani, S.; Clemencic, M.; Lopez, S. G.; Dibon, H.; Jeitler, M.; Markytan, M.; Mikulec, I.; Neuhofer, G.; Widhalm, L.

doi:10.1016/j.physletb.2015.04.068

Abstract A sample of 1.69 × 10 7 fully reconstructed π 0 → γ e + e − decay candidates collected by the NA48/2 experiment at \{CERN\} in 2003–2004 is analyzed to search for the dark photon ( A ′ ) production in the π 0 → γ A ′ decay followed by the prompt A ′ → e + e − decay. No signal is observed, and an exclusion region in the plane of the dark photon mass m A ′ and mixing parameter ε 2 is established. The obtained upper limits on ε 2 are more stringent than the previous limits in the mass range 9 MeV / c 2 < m A ′ < 70 MeV / c 2 . The NA48/2 sensitivity to the dark photon production in the K ± → π ± A ′ decay is also evaluated.