First search for dark-trident processes using the MicroBooNE detector
Fuente:
arXiv
Saved in:
| Main Authors: | , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , |
|---|---|
| Format: | Preprint |
| Published: |
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| _version_ | 1866916248448663552 |
|---|---|
| author | MicroBooNE collaboration Abratenko, P. Alterkait, O. Aldana, D. Andrade Arellano, L. Asaadi, J. Ashkenazi, A. Balasubramanian, S. Baller, B. Barr, G. Barrow, D. Barrow, J. Basque, V. Rodrigues, O. Benevides Berkman, S. Bhanderi, A. Bhat, A. Bhattacharya, M. Bishai, M. Blake, A. Bogart, B. Bolton, T. Book, J. Y. Brunetti, M. B. Camilleri, L. Cao, Y. Caratelli, D. Cavanna, F. Cerati, G. Chappell, A. Chen, Y. Conrad, J. M. Convery, M. Cooper-Troendle, L. Crespo-Anadon, J. I. Cross, R. Del Tutto, M. Dennis, S. R. Detje, P. Devitt, A. Diurba, R. Djurcic, Z. Dorrill, R. Duffy, K. Dytman, S. Eberly, B. Englezos, P. Ereditato, A. Evans, J. J. Fine, R. Finnerud, O. G. Fleming, B. T. Foreman, W. Franco, D. Furmanski, A. P. Gao, F. Garcia-Gamez, D. Gardiner, S. Ge, G. Gollapinni, S. Gramellini, E. Green, P. Greenlee, H. Gu, L. Gu, W. Guenette, R. Guzowski, P. Hagaman, L. Hen, O. Hilgenberg, C. Horton-Smith, G. A. Imani, Z. Irwin, B. Ismail, M. S. James, C. Ji, X. Jo, J. H. Johnson, R. A. Jwa, Y. J. Kalra, D. Kamp, N. Karagiorgi, G. Ketchum, W. Kirby, M. Kobilarcik, T. Kreslo, I. Leibovitch, M. B. Lepetic, I. Li, J. -Y. Li, K. Li, Y. Lin, K. Littlejohn, B. R. Liu, H. Louis, W. C. Luo, X. Mariani, C. Marsden, D. Marshall, J. Martinez, N. Caicedo, D. A. Martinez Martynenko, S. Mastbaum, A. Mawby, I. McConkey, N. Meddage, V. Micallef, J. Miller, K. Mistry, K. Mohayai, T. Mogan, A. Mooney, M. Moor, A. F. Moore, C. D. Lepin, L. Mora Moudgalya, M. M. Babu, S. Mulleria Naples, D. Navrer-Agasson, A. Nayak, N. Nebot-Guinot, M. Nowak, J. Oza, N. Palamara, O. Pallat, N. Paolone, V. Papadopoulou, A. Papavassiliou, V. Parkinson, H. Pate, S. F. Patel, N. Pavlovic, Z. Piasetzky, E. Pophale, I. Qian, X. Raaf, J. L. Radeka, V. Rafique, A. Reggiani-Guzzo, M. Ren, L. Rochester, L. Rondon, J. Rodriguez Rosenberg, M. Ross-Lonergan, M. von Rohr, C. Rudolph Safa, I. Scanavini, G. Schmitz, D. W. Schukraft, A. Seligman, W. Shaevitz, M. H. Sharankova, R. Shi, J. Snider, E. L. Soderberg, M. Soldner-Rembold, S. Spitz, J. Stancari, M. John, J. St. Strauss, T. Szelc, A. M. Tang, W. Taniuchi, N. Terao, K. Thorpe, C. Torbunov, D. Totani, D. Toups, M. Tsai, Y. -T. Tyler, J. Uchida, M. A. Usher, T. Viren, B. Weber, M. Wei, H. White, A. J. Wolbers, S. Wongjirad, T. Wospakrik, M. Wresilo, K. Wu, W. Yandel, E. Yang, T. Yates, L. E. Yu, H. W. Zeller, G. P. Zennamo, J. Zhang, C. |
| author_facet | MicroBooNE collaboration Abratenko, P. Alterkait, O. Aldana, D. Andrade Arellano, L. Asaadi, J. Ashkenazi, A. Balasubramanian, S. Baller, B. Barr, G. Barrow, D. Barrow, J. Basque, V. Rodrigues, O. Benevides Berkman, S. Bhanderi, A. Bhat, A. Bhattacharya, M. Bishai, M. Blake, A. Bogart, B. Bolton, T. Book, J. Y. Brunetti, M. B. Camilleri, L. Cao, Y. Caratelli, D. Cavanna, F. Cerati, G. Chappell, A. Chen, Y. Conrad, J. M. Convery, M. Cooper-Troendle, L. Crespo-Anadon, J. I. Cross, R. Del Tutto, M. Dennis, S. R. Detje, P. Devitt, A. Diurba, R. Djurcic, Z. Dorrill, R. Duffy, K. Dytman, S. Eberly, B. Englezos, P. Ereditato, A. Evans, J. J. Fine, R. Finnerud, O. G. Fleming, B. T. Foreman, W. Franco, D. Furmanski, A. P. Gao, F. Garcia-Gamez, D. Gardiner, S. Ge, G. Gollapinni, S. Gramellini, E. Green, P. Greenlee, H. Gu, L. Gu, W. Guenette, R. Guzowski, P. Hagaman, L. Hen, O. Hilgenberg, C. Horton-Smith, G. A. Imani, Z. Irwin, B. Ismail, M. S. James, C. Ji, X. Jo, J. H. Johnson, R. A. Jwa, Y. J. Kalra, D. Kamp, N. Karagiorgi, G. Ketchum, W. Kirby, M. Kobilarcik, T. Kreslo, I. Leibovitch, M. B. Lepetic, I. Li, J. -Y. Li, K. Li, Y. Lin, K. Littlejohn, B. R. Liu, H. Louis, W. C. Luo, X. Mariani, C. Marsden, D. Marshall, J. Martinez, N. Caicedo, D. A. Martinez Martynenko, S. Mastbaum, A. Mawby, I. McConkey, N. Meddage, V. Micallef, J. Miller, K. Mistry, K. Mohayai, T. Mogan, A. Mooney, M. Moor, A. F. Moore, C. D. Lepin, L. Mora Moudgalya, M. M. Babu, S. Mulleria Naples, D. Navrer-Agasson, A. Nayak, N. Nebot-Guinot, M. Nowak, J. Oza, N. Palamara, O. Pallat, N. Paolone, V. Papadopoulou, A. Papavassiliou, V. Parkinson, H. Pate, S. F. Patel, N. Pavlovic, Z. Piasetzky, E. Pophale, I. Qian, X. Raaf, J. L. Radeka, V. Rafique, A. Reggiani-Guzzo, M. Ren, L. Rochester, L. Rondon, J. Rodriguez Rosenberg, M. Ross-Lonergan, M. von Rohr, C. Rudolph Safa, I. Scanavini, G. Schmitz, D. W. Schukraft, A. Seligman, W. Shaevitz, M. H. Sharankova, R. Shi, J. Snider, E. L. Soderberg, M. Soldner-Rembold, S. Spitz, J. Stancari, M. John, J. St. Strauss, T. Szelc, A. M. Tang, W. Taniuchi, N. Terao, K. Thorpe, C. Torbunov, D. Totani, D. Toups, M. Tsai, Y. -T. Tyler, J. Uchida, M. A. Usher, T. Viren, B. Weber, M. Wei, H. White, A. J. Wolbers, S. Wongjirad, T. Wospakrik, M. Wresilo, K. Wu, W. Yandel, E. Yang, T. Yates, L. E. Yu, H. W. Zeller, G. P. Zennamo, J. Zhang, C. |
| contents | We present a first search for dark-trident scattering in a neutrino beam using a data set corresponding to $7.2 \times 10^{20}$ protons on target taken with the MicroBooNE detector at Fermilab. Proton interactions in the neutrino target at the Main Injector produce $π^0$ and $η$ mesons, which could decay into dark-matter (DM) particles mediated via a dark photon $A^\prime$. A convolutional neural network is trained to identify interactions of the DM particles in the liquid-argon time projection chamber (LArTPC) exploiting its image-like reconstruction capability. In the absence of a DM signal, we provide limits at the $90\%$ confidence level on the squared kinematic mixing parameter $\varepsilon^2$ as a function of the dark-photon mass in the range $10\le M_{A^\prime}\le 400$ MeV. The limits cover previously unconstrained parameter space for the production of fermion or scalar DM particles $χ$ for two benchmark models with mass ratios $M_χ/M_{A^\prime}=0.6$ and $2$ and for dark fine-structure constants $0.1\leα_D\le 1$. |
| format | Preprint |
| id |
arxiv_https___arxiv_org_abs_2312_13945 |
| institution | arXiv |
| publishDate | 2023 |
| record_format | arxiv |
| spellingShingle | First search for dark-trident processes using the MicroBooNE detector MicroBooNE collaboration Abratenko, P. Alterkait, O. Aldana, D. Andrade Arellano, L. Asaadi, J. Ashkenazi, A. Balasubramanian, S. Baller, B. Barr, G. Barrow, D. Barrow, J. Basque, V. Rodrigues, O. Benevides Berkman, S. Bhanderi, A. Bhat, A. Bhattacharya, M. Bishai, M. Blake, A. Bogart, B. Bolton, T. Book, J. Y. Brunetti, M. B. Camilleri, L. Cao, Y. Caratelli, D. Cavanna, F. Cerati, G. Chappell, A. Chen, Y. Conrad, J. M. Convery, M. Cooper-Troendle, L. Crespo-Anadon, J. I. Cross, R. Del Tutto, M. Dennis, S. R. Detje, P. Devitt, A. Diurba, R. Djurcic, Z. Dorrill, R. Duffy, K. Dytman, S. Eberly, B. Englezos, P. Ereditato, A. Evans, J. J. Fine, R. Finnerud, O. G. Fleming, B. T. Foreman, W. Franco, D. Furmanski, A. P. Gao, F. Garcia-Gamez, D. Gardiner, S. Ge, G. Gollapinni, S. Gramellini, E. Green, P. Greenlee, H. Gu, L. Gu, W. Guenette, R. Guzowski, P. Hagaman, L. Hen, O. Hilgenberg, C. Horton-Smith, G. A. Imani, Z. Irwin, B. Ismail, M. S. James, C. Ji, X. Jo, J. H. Johnson, R. A. Jwa, Y. J. Kalra, D. Kamp, N. Karagiorgi, G. Ketchum, W. Kirby, M. Kobilarcik, T. Kreslo, I. Leibovitch, M. B. Lepetic, I. Li, J. -Y. Li, K. Li, Y. Lin, K. Littlejohn, B. R. Liu, H. Louis, W. C. Luo, X. Mariani, C. Marsden, D. Marshall, J. Martinez, N. Caicedo, D. A. Martinez Martynenko, S. Mastbaum, A. Mawby, I. McConkey, N. Meddage, V. Micallef, J. Miller, K. Mistry, K. Mohayai, T. Mogan, A. Mooney, M. Moor, A. F. Moore, C. D. Lepin, L. Mora Moudgalya, M. M. Babu, S. Mulleria Naples, D. Navrer-Agasson, A. Nayak, N. Nebot-Guinot, M. Nowak, J. Oza, N. Palamara, O. Pallat, N. Paolone, V. Papadopoulou, A. Papavassiliou, V. Parkinson, H. Pate, S. F. Patel, N. Pavlovic, Z. Piasetzky, E. Pophale, I. Qian, X. Raaf, J. L. Radeka, V. Rafique, A. Reggiani-Guzzo, M. Ren, L. Rochester, L. Rondon, J. Rodriguez Rosenberg, M. Ross-Lonergan, M. von Rohr, C. Rudolph Safa, I. Scanavini, G. Schmitz, D. W. Schukraft, A. Seligman, W. Shaevitz, M. H. Sharankova, R. Shi, J. Snider, E. L. Soderberg, M. Soldner-Rembold, S. Spitz, J. Stancari, M. John, J. St. Strauss, T. Szelc, A. M. Tang, W. Taniuchi, N. Terao, K. Thorpe, C. Torbunov, D. Totani, D. Toups, M. Tsai, Y. -T. Tyler, J. Uchida, M. A. Usher, T. Viren, B. Weber, M. Wei, H. White, A. J. Wolbers, S. Wongjirad, T. Wospakrik, M. Wresilo, K. Wu, W. Yandel, E. Yang, T. Yates, L. E. Yu, H. W. Zeller, G. P. Zennamo, J. Zhang, C. High Energy Physics - Experiment We present a first search for dark-trident scattering in a neutrino beam using a data set corresponding to $7.2 \times 10^{20}$ protons on target taken with the MicroBooNE detector at Fermilab. Proton interactions in the neutrino target at the Main Injector produce $π^0$ and $η$ mesons, which could decay into dark-matter (DM) particles mediated via a dark photon $A^\prime$. A convolutional neural network is trained to identify interactions of the DM particles in the liquid-argon time projection chamber (LArTPC) exploiting its image-like reconstruction capability. In the absence of a DM signal, we provide limits at the $90\%$ confidence level on the squared kinematic mixing parameter $\varepsilon^2$ as a function of the dark-photon mass in the range $10\le M_{A^\prime}\le 400$ MeV. The limits cover previously unconstrained parameter space for the production of fermion or scalar DM particles $χ$ for two benchmark models with mass ratios $M_χ/M_{A^\prime}=0.6$ and $2$ and for dark fine-structure constants $0.1\leα_D\le 1$. |
| title | First search for dark-trident processes using the MicroBooNE detector |
| topic | High Energy Physics - Experiment |
| url | https://arxiv.org/abs/2312.13945 |