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Report number arXiv:2011.05115
Title Sensitivity of the SHiP experiment to dark photons decaying to a pair of charged particles
Author(s)

Ahdida, C. (CERN) ; Akmete, A. (Middle East Tech. U., Ankara) ; Albanese, R. (INFN, Florence ; Naples U. ; CNISM) ; Alexandrov, A. (INFN, Florence ; Lebedev Inst. ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow ; Naples U.) ; Anokhina, A. (SINP, Moscow) ; Aoki, S. (Kobe U.) ; Arduini, G. (CERN) ; Atkin, E. (Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Azorskiy, N. (Dubna, JINR) ; Back, J.J. (Warwick U.) ; Bagulya, A. (Lebedev Inst.) ; Baaltasar Dos Santos, F. (CERN) ; Baranov, A. (Yandex Sch. Data Anal., Moscow) ; Bardou, F. (CERN) ; Barker, G.J. (Warwick U.) ; Battistin, M. (CERN) ; Bauche, J. (CERN) ; Bay, A. (Ecole Polytechnique, Lausanne) ; Bayliss, V. (Rutherford) ; Bencivenni, G. (Frascati) ; Berdnikov, A.Y. (St. Petersburg Polytechnic Inst.) ; Berdnikov, Y.A. (St. Petersburg Polytechnic Inst.) ; Bertani, M. (Frascati) ; Betancourt, C. (Zurich U.) ; Bezshyiko, I. (Zurich U.) ; Bezshyyko, O. (Taras Shevchenko U.) ; Bick, D. (Hamburg U.) ; Bieschke, S. (Hamburg U.) ; Blanco, A. (LIP) ; Boehm, J. (Rutherford) ; Bogomilov, M. (Sofiya U.) ; Boiarska, I. (Bohr Inst.) ; Bondarenko, K. (Leiden U.) ; Bonivento, W.M. (INFN, Cagliari) ; Borburgh, J. (CERN) ; Boyarsky, A. (Leiden U. ; Taras Shevchenko U.) ; Brenner, R. (Uppsala U.) ; Breton, D. (Orsay, LAL) ; Büscher, V. (Mainz U., Inst. Phys. ; U. Mainz, PRISMA) ; Buonaura, A. (Zurich U.) ; Buontempo, S. (INFN, Florence) ; Cadeddu, S. (INFN, Cagliari) ; Calcaterra, A. (Frascati) ; Calviani, M. (CERN) ; Campanelli, M. (University Coll. London) ; Casolino, M. (CERN) ; Charitonidis, N. (CERN) ; Chau, P. (Mainz U., Inst. Phys. ; U. Mainz, PRISMA) ; Chauveau, J. (Paris U., VI-VII) ; Chepurnov, A. (SINP, Moscow) ; Chernyavskiy, M. (Lebedev Inst.) ; Choi, K.-Y. (Sungkyunkwan U.) ; Chumakov, A. (Santa Maria U., Valparaiso) ; Ciambrone, P. (Frascati) ; Cicero, V. (INFN, Bologna) ; Congedo, L. (INFN, Bari ; Bari U.) ; Cornelis, K. (CERN) ; Cristinziani, M. (Bonn U.) ; Crupano, A. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Dallavalle, G.M. (INFN, Bologna) ; Datwyler, A. (Zurich U.) ; D'Ambrosio, N. (Gran Sasso) ; D'Appollonio, G. (INFN, Cagliari ; Cagliari U.) ; de Asmundis, R. (INFN, Florence) ; De Carvalho Saraiva, J. (LIP) ; De Lellis, G. (INFN, Florence ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow ; CERN ; Naples U.) ; de Magistris, M. (INFN, Florence ; Naples U.) ; De Roeck, A. (CERN) ; De Serio, M. (INFN, Bari ; Bari U.) ; De Simone, D. (Zurich U.) ; Dedenko, L. (SINP, Moscow) ; Dergachev, P. (Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Di Crescenzo, A. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Di Giulio, L. (CERN) ; Di Marco, N. (Gran Sasso) ; Dib, C. (Santa Maria U., Valparaiso) ; Dijkstra, H. (CERN) ; Dmitrenko, V. (Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Dougherty, L.A. (CERN) ; Dolmatov, A. (Kurchatov Inst., Moscow) ; Domenici, D. (Frascati) ; Donskov, S. (Serpukhov, IHEP) ; Drohan, V. (Taras Shevchenko U.) ; Dubreuil, A. (Geneva U.) ; Durhan, O. (Middle East Tech. U., Ankara) ; Ehlert, M. (Humboldt U., Berlin (main)) ; Elikkaya, E. (Middle East Tech. U., Ankara) ; Enik, T. (Dubna, JINR) ; Etenko, A. (Kurchatov Inst., Moscow ; Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Fabbri, F. (INFN, Bologna) ; Fedin, O. (St. Petersburg, INP) ; Fedotovs, F. (Imperial Coll., London) ; Felici, G. (Frascati) ; Ferrillo, M. (Zurich U.) ; Ferro-Luzzi, M. (CERN) ; Filippov, K. (Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Fini, R.A. (INFN, Bari) ; Fonte, P. (LIP) ; Franco, C. (LIP) ; Fraser, M. (CERN) ; Fresa, R. (INFN, Florence ; Basilicata U., Potenza ; CNISM) ; Froeschl, R. (CERN) ; Fukuda, T. (Nagoya U.) ; Galati, G. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Gall, J. (CERN) ; Gatignon, L. (CERN) ; Gavrilov, G. (St. Petersburg, INP) ; Gentile, V. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Goddard, B. (CERN) ; Golinka-Bezshyyko, L. (Taras Shevchenko U.) ; Golovatiuk, A. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Golovtsov, V. (St. Petersburg, INP) ; Golubkov, D. (Moscow, ITEP) ; Golutvin, A. (Imperial Coll., London ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Gorbounov, P. (CERN) ; Gorbunov, D. (Moscow, INR) ; Gorbunov, S. (Lebedev Inst.) ; Gorkavenko, V. (Taras Shevchenko U.) ; Gorshenkov, M. (Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Grachev, V. (Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Grandchamp, A.L. (Ecole Polytechnique, Lausanne) ; Graverini, E. (Ecole Polytechnique, Lausanne) ; Grenard, J.-L. (CERN) ; Grenier, D. (CERN) ; Grichine, V. (Lebedev Inst.) ; Gruzinskii, N. (St. Petersburg, INP) ; Guler, A.M. (Middle East Tech. U., Ankara) ; Guz, Yu. (Serpukhov, IHEP) ; Haefeli, G.J. (Ecole Polytechnique, Lausanne) ; Hagner, C. (Hamburg U.) ; Hakobyan, H. (Santa Maria U., Valparaiso) ; Harris, I.W. (Ecole Polytechnique, Lausanne) ; van Herwijnen, E. (Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Hessler, C. (CERN) ; Hollnagel, A. (Mainz U., Inst. Phys. ; U. Mainz, PRISMA) ; Hosseini, B. (Imperial Coll., London) ; Hushchyn, M. (Yandex Sch. Data Anal., Moscow) ; Iaselli, G. (INFN, Bari ; Bari U.) ; Iuliano, A. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Jacobsson, R. (CERN) ; Joković, D. (Belgrade, Inst. Phys.) ; Jonker, M. (CERN) ; Kadenko, I. (Taras Shevchenko U.) ; Kain, V. (CERN) ; Kaiser, B. (Hamburg U.) ; Kamiscioglu, C. (Ankara U.) ; Karpenkov, D. (Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Kershaw, K. (CERN) ; Khabibullin, M. (Moscow, INR) ; Khalikov, E. (SINP, Moscow) ; Khaustov, G. (Serpukhov, IHEP) ; Khoriauli, G. (Mainz U., Inst. Phys. ; U. Mainz, PRISMA) ; Khotyantsev, A. (Moscow, INR) ; Kim, Y.G. (Natl. U. Educ., Gwangju) ; Kim, V. (St. Petersburg, INP ; St. Petersburg Polytechnic Inst.) ; Kitagawa, N. (Nagoya U.) ; Ko, J.-W. (Gyeongsang Natl. U.) ; Kodama, K. (Aichi U. of Education) ; Kolesnikov, A. (Dubna, JINR) ; Kolev, D.I. (Sofiya U.) ; Kolosov, V. (Serpukhov, IHEP) ; Komatsu, M. (Nagoya U.) ; Kono, A. (Toho U.) ; Konovalova, N. (Lebedev Inst. ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Kormannshaus, S. (Mainz U., Inst. Phys. ; U. Mainz, PRISMA) ; Korol, I. (Humboldt U., Berlin (main)) ; Korol'ko, I. (Moscow, ITEP) ; Korzenev, A. (Geneva U.) ; Kostyukhin, V. (Bonn U.) ; Koukovini Platia, E. (CERN) ; Kovalenko, S. (Santa Maria U., Valparaiso) ; Krasilnikova, I. (Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Kudenko, Y. (Moscow, INR ; Moscow Phys. Eng. Inst. ; Moscow, MIPT) ; Kurbatov, E. (Yandex Sch. Data Anal., Moscow) ; Kurbatov, P. (Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Kurochka, V. (Moscow, INR) ; Kuznetsova, E. (St. Petersburg, INP) ; Lacker, H.M. (Humboldt U., Berlin (main)) ; Lamont, M. (CERN) ; Lanfranchi, G. (Frascati) ; Lantwin, O. (Zurich U. ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Lauria, A. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Lee, K.S. (Korea U.) ; Lee, K.Y. (Gyeongsang Natl. U.) ; Lévy, J.-M. (Paris U., VI-VII) ; Loschiavo, V.P. (INFN, Florence ; CNISM) ; Lopes, L. (LIP) ; Lopez Sola, E. (CERN) ; Lyubovitskij, V. (Santa Maria U., Valparaiso) ; Maalmi, J. (Orsay, LAL) ; Magnan, A.-M. (Imperial Coll., London) ; Maleev, V. (St. Petersburg, INP) ; Malinin, A. (Kurchatov Inst., Moscow) ; Manabe, Y. (Nagoya U.) ; Managadze, A.K. (SINP, Moscow) ; Manfredi, M. (CERN) ; Marsh, S. (CERN) ; Marshall, A.M. (Bristol U.) ; Mefodev, A. (Moscow, INR) ; Mermod, P. (Geneva U.) ; Miano, A. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Mikado, S. (Nihon U., Narashino) ; Mikhaylov, Yu. (Serpukhov, IHEP) ; Milstead, D.A. (Stockholm U.) ; Mineev, O. (Moscow, INR) ; Montanari, A. (INFN, Bologna) ; Montesi, M.C. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Morishima, K. (Nagoya U.) ; Movchan, S. (Dubna, JINR) ; Muttoni, Y. (CERN) ; Naganawa, N. (Nagoya U.) ; Nakamura, M. (Nagoya U.) ; Nakano, T. (Nagoya U.) ; Nasybulin, S. (St. Petersburg, INP) ; Ninin, P. (CERN) ; Nishio, A. (Nagoya U.) ; Novikov, A. (Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Obinyakov, B. (Kurchatov Inst., Moscow) ; Ogawa, S. (Toho U.) ; Okateva, N. (Lebedev Inst. ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Opitz, B. (Hamburg U.) ; Osborne, J. (CERN) ; Ovchynnikov, M. (Leiden U. ; Taras Shevchenko U.) ; Owtscharenko, N. (Bonn U.) ; Owen, P.H. (Zurich U.) ; Pacholek, P. (CERN) ; Paoloni, A. (Frascati) ; Park, B.D. (Gyeongsang Natl. U.) ; Pastore, A. (INFN, Bari) ; Patel, M. (Imperial Coll., London ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Pereyma, D. (Moscow, ITEP) ; Perillo-Marcone, A. (CERN) ; Petkov, G.L. (Sofiya U.) ; Petridis, K. (Bristol U.) ; Petrov, A. (Kurchatov Inst., Moscow) ; Podgrudkov, D. (SINP, Moscow) ; Poliakov, V. (Serpukhov, IHEP) ; Polukhina, N. (Lebedev Inst. ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow ; Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Prieto Prieto, J. (CERN) ; Prokudin, M. (Moscow, ITEP) ; Prota, A. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Quercia, A. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Rademakers, A. (CERN) ; Rakai, A. (CERN) ; Ratnikov, F. (Yandex Sch. Data Anal., Moscow) ; Rawlings, T. (Rutherford) ; Redi, F. (Ecole Polytechnique, Lausanne) ; Ricciardi, S. (Rutherford) ; Rinaldesi, M. (CERN) ; Rodin, Volodymyr (Taras Shevchenko U.) ; Rodin, Viktor (Taras Shevchenko U.) ; Robbe, P. (Orsay, LAL) ; Rodrigues Cavalcante, A.B. (Ecole Polytechnique, Lausanne) ; Roganova, T. (SINP, Moscow) ; Rokujo, H. (Nagoya U.) ; Rosa, G. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Rovelli, T. (INFN, Bologna ; U. Bologna (main)) ; Ruchayskiy, O. (Bohr Inst.) ; Ruf, T. (CERN) ; Samoylenko, V. (Serpukhov, IHEP) ; Samsonov, V. (Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Sanchez Galan, F. (CERN) ; Santos Diaz, P. (CERN) ; Sanz Ull, A. (CERN) ; Saputi, A. (Frascati) ; Sato, O. (Nagoya U.) ; Savchenko, E.S. (Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Schliwinski, J.S. (Humboldt U., Berlin (main)) ; Schmidt-Parzefall, W. (Hamburg U.) ; Serra, N. (Zurich U. ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Sgobba, S. (CERN) ; Shadura, O. (Taras Shevchenko U.) ; Shakin, A. (Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Shaposhnikov, M. (Ecole Polytechnique, Lausanne) ; Shatalov, P. (Moscow, ITEP ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Shchedrina, T. (Lebedev Inst. ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Shchutska, L. (Ecole Polytechnique, Lausanne) ; Shevchenko, V. (Kurchatov Inst., Moscow ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Shibuya, H. (Toho U.) ; Shirobokov, S. (Imperial Coll., London) ; Shustov, A. (Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Silverstein, S.B. (Stockholm U.) ; Simone, S. (INFN, Bari ; Bari U.) ; Simoniello, R. (Mainz U., Inst. Phys. ; U. Mainz, PRISMA) ; Skorokhvatov, M. (Moscow Phys. Eng. Inst. ; Kurchatov Inst., Moscow) ; Smirnov, S. (Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Sohn, J.Y. (Gyeongsang Natl. U.) ; Sokolenko, A. (Taras Shevchenko U.) ; Solodko, E. (CERN) ; Starkov, N. (Lebedev Inst. ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Stoel, L. (CERN) ; Stramaglia, M.E. (Ecole Polytechnique, Lausanne) ; Sukhonos, D. (CERN) ; Suzuki, Y. (Nagoya U.) ; Takahashi, S. (Kobe U.) ; Tastet, J.L. (Bohr Inst.) ; Teterin, P. (Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Than Naing, S. (Lebedev Inst.) ; Timiryasov, I. (Ecole Polytechnique, Lausanne) ; Tioukov, V. (INFN, Florence) ; Tommasini, D. (CERN) ; Torii, M. (Nagoya U.) ; Tosi, N. (INFN, Bologna) ; Treille, D. (CERN) ; Tsenov, R. (Sofiya U. ; Dubna, JINR) ; Ulin, S. (Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Ursov, E. (SINP, Moscow) ; Ustyuzhanin, A. (Yandex Sch. Data Anal., Moscow ; Natl. U. Sci. Tech., Moscow) ; Uteshev, Z. (Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Uvarov, L. (St. Petersburg, INP) ; Vankova-Kirilova, G. (Sofiya U.) ; Vannucci, F. (Paris U., VI-VII) ; Venturi, V. (CERN) ; Vilchinski, S. (Taras Shevchenko U.) ; Vincke, Heinz (CERN) ; Vincke, Helmut (CERN) ; Visone, C. (INFN, Florence ; Naples U.) ; Vlasik, K. (Moscow Phys. Eng. Inst.) ; Volkov, A. (Lebedev Inst. ; Kurchatov Inst., Moscow) ; Voronkov, R. (Lebedev Inst.) ; van Waasen, S. (Julich, Forschungszentrum) ; Wanke, R. (Mainz U., Inst. Phys. ; U. Mainz, PRISMA) ; Wertelaers, P. (CERN) ; Williams, O. (CERN) ; Woo, J.-K. (Jeju Nat. U.) ; Wurm, M. (Mainz U., Inst. Phys. ; U. Mainz, PRISMA) ; Xella, S. (Bohr Inst.) ; Yilmaz, D. (Ankara U.) ; Yilmazer, A.U. (Ankara U.) ; Yoon, C.S. (Gyeongsang Natl. U.) ; Zaytsev, Yu. (Moscow, ITEP) ; Zelenov, A. (St. Petersburg, INP) ; Zimmerman, J. (Humboldt U., Berlin (main))

Publication 2021-05-25
Imprint 2020-11-10
Number of pages 17
In: Eur. Phys. J. C 81 (2021) 451
DOI 10.1140/epjc/s10052-021-09224-3
Subject category hep-ex ; Particle Physics - Experiment
Accelerator/Facility, Experiment CERN SPS ; SHiP
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 m$_{\gamma^{\mathrm{D}}}$ and its mixing parameter with the photon, $\varepsilon$. 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 m$_{\gamma^{\mathrm{D}}}$ ranging between 0.8 and 3.3$^{+0.2}_{-0.5}$ GeV, and $\varepsilon^2$ ranging between $10^{-11}$ and $10^{-17}$.
Copyright/License preprint: (License: CC-BY-4.0)
publication: © 2021-2024 The Author(s) (License: CC-BY-4.0), sponsored by SCOAP³



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 Notice créée le 2020-11-14, modifiée le 2024-10-04


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