We search for single-photon decays of the Gamma(1S) resonance, Gamma -> gamma + invisible, where the invisible state is either a particle of definite mass, such as a light Higgs boson A(0), or a pair of dark matter particles, chi(chi) over bar. Both A(0) and chi are assumed to have zero spin. We tag Gamma(1S) decays with a dipion transition Gamma(1S) -> pi(+)pi(-)Y(1S) and look for events with a single energetic photon and significant missing energy. We find no evidence for such processes in the mass range m(A0) <= 9.2 GeV and m(chi) <= 4.5 GeV in the sample of 98 x 10(6) Gamma(2S) decays collected with the BABAR detector and set stringent limits on new physics models that contain light dark matter states.

Search for Production of Invisible Final States in Single-Photon Decays of Gamma(1S) RID C-5223-2009 / P. D., Sanchez; J. P., Lees; V., Poireau; E., Prencipe; V., Tisserand; J. G., Tico; E., Grauges; M., Martinelli; D. A., Milanes; A., Palano; M., Pappagallo; G., Eigen; B., Stugu; L., Sun; D. N., Brown; M. V., Chistiakova; F., Jensen; L. T., Kerth; Y. G., Kolomensky; G., Lynch; I. L., Osipenkov; H., Koch; T., Schroeder; D. J., Asgeirsson; C., Hearty; T. S., Mattison; J. A., Mckenna; A., Khan; A., Randle Conde; V. E., Blinov; A. R., Buzykaev; V. P., Druzhinin; V. B., Golubev; E. A., Kravchenko; A. P., Onuchin; S. I., Serednyakov; Y. I., Skovpen; E. P., Solodov; K. Y., Todyshev; A. N., Yushkov; M., Bondioli; S., Curry; D., Kirkby; A. J., Lankford; M., Mandelkern; E. C., Martin; D. P., Stoker; H., Atmacan; J. W., Gary; F., Liu; O., Long; G. M., Vitug; C., Campagnari; T. M., Hong; D., Kovalskyi; J. D., Richman; C., West; A. M., Eisner; C. A., Heusch; J., Kroseberg; W. S., Lockman; A. 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Search for Production of Invisible Final States in Single-Photon Decays of Gamma(1S) RID C-5223-2009

CAVOTO, Gianluca;FACCINI, Riccardo;FERRONI, Fernando;
2011

Abstract

We search for single-photon decays of the Gamma(1S) resonance, Gamma -> gamma + invisible, where the invisible state is either a particle of definite mass, such as a light Higgs boson A(0), or a pair of dark matter particles, chi(chi) over bar. Both A(0) and chi are assumed to have zero spin. We tag Gamma(1S) decays with a dipion transition Gamma(1S) -> pi(+)pi(-)Y(1S) and look for events with a single energetic photon and significant missing energy. We find no evidence for such processes in the mass range m(A0) <= 9.2 GeV and m(chi) <= 4.5 GeV in the sample of 98 x 10(6) Gamma(2S) decays collected with the BABAR detector and set stringent limits on new physics models that contain light dark matter states.
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