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. 2020 Jan 31;124(4):041801.
doi: 10.1103/PhysRevLett.124.041801.

Search for A^{'}→μ^{+}μ^{-} Decays

R Aaij  1 , C Abellán Beteta  2 , T Ackernley  3 , B Adeva  4 , M Adinolfi  5 , H Afsharnia  6 , C A Aidala  7 , S Aiola  8 , Z Ajaltouni  6 , S Akar  9 , P Albicocco  10 , J Albrecht  11 , F Alessio  12 , M Alexander  13 , A Alfonso Albero  14 , G Alkhazov  15 , P Alvarez Cartelle  16 , A A Alves  4 , S Amato  17 , Y Amhis  18 , L An  19 , L Anderlini  19 , G Andreassi  20 , M Andreotti  21 , F Archilli  22 , J Arnau Romeu  23 , A Artamonov  24 , M Artuso  25 , K Arzymatov  26 , E Aslanides  23 , M Atzeni  2 , B Audurier  27 , S Bachmann  22 , J J Back  28 , S Baker  16 , V Balagura  18 , W Baldini  21   12 , A Baranov  26 , R J Barlow  29 , S Barsuk  18 , W Barter  16 , M Bartolini  30   12 , F Baryshnikov  31 , G Bassi  32 , V Batozskaya  33 , B Batsukh  25 , A Battig  11 , V Battista  20 , A Bay  20 , M Becker  11 , F Bedeschi  32 , I Bediaga  34 , A Beiter  25 , L J Bel  1 , V Belavin  26 , S Belin  27 , N Beliy  35 , V Bellee  20 , K Belous  24 , I Belyaev  36 , G Bencivenni  10 , E Ben-Haim  37 , S Benson  1 , S Beranek  38 , A Berezhnoy  39 , R Bernet  2 , D Berninghoff  22 , H C Bernstein  25 , E Bertholet  37 , A Bertolin  40 , C Betancourt  2 , F Betti  41 , M O Bettler  42 , Ia Bezshyiko  2 , S Bhasin  5 , J Bhom  43 , M S Bieker  11 , S Bifani  44 , P Billoir  37 , A Bizzeti  19 , M Bjørn  45 , M P Blago  12 , T Blake  28 , F Blanc  20 , S Blusk  25 , D Bobulska  13 , V Bocci  46 , O Boente Garcia  4 , T Boettcher  47 , A Boldyrev  48 , A Bondar  49 , N Bondar  15 , S Borghi  12   29 , M Borisyak  26 , M Borsato  22 , J T Borsuk  43 , T J V Bowcock  3 , C Bozzi  21 , S Braun  22 , A Brea Rodriguez  4 , M Brodski  12 , J Brodzicka  43 , A Brossa Gonzalo  28 , D Brundu  27 , E Buchanan  5 , A Buonaura  2 , C Burr  12 , A Bursche  27 , J S Butter  1 , J Buytaert  12 , W Byczynski  12 , S Cadeddu  27 , H Cai  50 , R Calabrese  21 , L Calero Diaz  10 , S Cali  10 , R Calladine  44 , M Calvi  51 , M Calvo Gomez  14 , A Camboni  14 , P Campana  10 , D H Campora Perez  12 , L Capriotti  41 , A Carbone  41 , G Carboni  52 , R Cardinale  30 , A Cardini  27 , P Carniti  51 , K Carvalho Akiba  1 , A Casais Vidal  4 , G Casse  3 , M Cattaneo  12 , G Cavallero  12 , R Cenci  32 , J Cerasoli  23 , M G Chapman  5 , M Charles  37   12 , Ph Charpentier  12 , G Chatzikonstantinidis  44 , M Chefdeville  53 , V Chekalina  26 , C Chen  54 , S Chen  27 , A Chernov  43 , S-G Chitic  12 , V Chobanova  4 , M Chrzaszcz  12 , A Chubykin  15 , P Ciambrone  10 , M F Cicala  28 , X Cid Vidal  4 , G Ciezarek  12 , F Cindolo  41 , P E L Clarke  55 , M Clemencic  12 , H V Cliff  42 , J Closier  12 , J L Cobbledick  29 , V Coco  12 , J A B Coelho  18 , J Cogan  23 , E Cogneras  6 , L Cojocariu  56 , P Collins  12 , T Colombo  12 , A Comerma-Montells  22 , A Contu  27 , N Cooke  44 , G Coombs  13 , S Coquereau  14 , G Corti  12 , C M Costa Sobral  28 , B Couturier  12 , D C Craik  47 , J Crkovska  57 , A Crocombe  28 , M Cruz Torres  34 , R Currie  55 , C L Da Silva  57 , E Dall'Occo  1 , J Dalseno  4   5 , C D'Ambrosio  12 , A Danilina  36 , P d'Argent  22 , A Davis  29 , O De Aguiar Francisco  12 , K De Bruyn  12 , S De Capua  29 , M De Cian  20 , J M De Miranda  34 , L De Paula  17 , M De Serio  58 , P De Simone  10 , J A de Vries  1 , C T Dean  57 , W Dean  7 , D Decamp  53 , L Del Buono  37 , B Delaney  42 , H-P Dembinski  59 , M Demmer  11 , A Dendek  60 , V Denysenko  2 , D Derkach  48 , O Deschamps  6 , F Desse  18 , F Dettori  27 , B Dey  61 , A Di Canto  12 , P Di Nezza  10 , S Didenko  31 , H Dijkstra  12 , F Dordei  27 , M Dorigo  32 , A C Dos Reis  34 , L Douglas  13 , A Dovbnya  62 , K Dreimanis  3 , M W Dudek  43 , L Dufour  12 , G Dujany  37 , P Durante  12 , J M Durham  57 , D Dutta  29 , R Dzhelyadin  24 , M Dziewiecki  22 , A Dziurda  43 , A Dzyuba  15 , S Easo  63 , U Egede  16 , V Egorychev  36 , S Eidelman  49 , S Eisenhardt  55 , R Ekelhof  11 , S Ek-In  20 , L Eklund  13 , S Ely  25 , A Ene  56 , S Escher  38 , S Esen  1 , T Evans  12 , A Falabella  41 , J Fan  54 , N Farley  44 , S Farry  3 , D Fazzini  18 , M Féo  12 , P Fernandez Declara  12 , A Fernandez Prieto  4 , F Ferrari  41 , L Ferreira Lopes  20 , F Ferreira Rodrigues  17 , S Ferreres Sole  1 , M Ferrillo  2 , M Ferro-Luzzi  12 , S Filippov  64 , R A Fini  58 , M Fiorini  21 , M Firlej  60 , K M Fischer  45 , C Fitzpatrick  12 , T Fiutowski  60 , F Fleuret  18 , M Fontana  12 , F Fontanelli  30 , R Forty  12 , V Franco Lima  3 , M Franco Sevilla  65 , M Frank  12 , C Frei  12 , D A Friday  13 , J Fu  8 , M Fuehring  11 , W Funk  12 , E Gabriel  55 , A Gallas Torreira  4 , D Galli  41 , S Gallorini  40 , S Gambetta  55 , Y Gan  54 , M Gandelman  17 , P Gandini  8 , Y Gao  66 , L M Garcia Martin  67 , J García Pardiñas  2 , B Garcia Plana  4 , F A Garcia Rosales  18 , J Garra Tico  42 , L Garrido  14 , D Gascon  14 , C Gaspar  12 , D Gerick  22 , E Gersabeck  29 , M Gersabeck  29 , T Gershon  28 , D Gerstel  23 , Ph Ghez  53 , V Gibson  42 , A Gioventù  4 , O G Girard  20 , P Gironella Gironell  14 , L Giubega  56 , C Giugliano  21 , K Gizdov  55 , V V Gligorov  37 , C Göbel  68 , D Golubkov  36 , A Golutvin  16   31 , A Gomes  34 , P Gorbounov  69   36 , I V Gorelov  39 , C Gotti  51 , E Govorkova  1 , J P Grabowski  22 , R Graciani Diaz  14 , T Grammatico  37 , L A Granado Cardoso  12 , E Graugés  14 , E Graverini  20 , G Graziani  19 , A Grecu  56 , R Greim  1 , P Griffith  21 , L Grillo  29 , L Gruber  12 , B R Gruberg Cazon  45 , C Gu  54 , E Gushchin  64 , A Guth  38 , Yu Guz  24   12 , T Gys  12 , T Hadavizadeh  45 , G Haefeli  20 , C Haen  12 , S C Haines  42 , P M Hamilton  65 , Q Han  61 , X Han  22 , T H Hancock  45 , S Hansmann-Menzemer  22 , N Harnew  45 , T Harrison  3 , R Hart  1 , C Hasse  12 , M Hatch  12 , J He  35 , M Hecker  16 , K Heijhoff  1 , K Heinicke  11 , A Heister  11 , A M Hennequin  12 , K Hennessy  3 , L Henry  67 , J Heuel  38 , A Hicheur  70 , R Hidalgo Charman  29 , D Hill  45 , M Hilton  29 , P H Hopchev  20 , J Hu  22 , W Hu  61 , W Huang  35 , W Hulsbergen  1 , T Humair  16 , R J Hunter  28 , M Hushchyn  48 , D Hutchcroft  3 , D Hynds  1 , P Ibis  11 , M Idzik  60 , P Ilten  44 , A Inglessi  15 , A Inyakin  24 , K Ivshin  15 , R Jacobsson  12 , S Jakobsen  12 , J Jalocha  45 , E Jans  1 , B K Jashal  67 , A Jawahery  65 , V Jevtic  11 , F Jiang  54 , M John  45 , D Johnson  12 , C R Jones  42 , B Jost  12 , N Jurik  45 , S Kandybei  62 , M Karacson  12 , J M Kariuki  5 , N Kazeev  48 , M Kecke  22 , F Keizer  42 , M Kelsey  25 , M Kenzie  42 , T Ketel  71 , B Khanji  12 , A Kharisova  72 , K E Kim  25 , T Kirn  38 , V S Kirsebom  20 , S Klaver  10 , K Klimaszewski  33 , S Koliiev  73 , A Kondybayeva  31 , A Konoplyannikov  36 , P Kopciewicz  60 , R Kopecna  22 , P Koppenburg  1 , I Kostiuk  1   73 , O Kot  73 , S Kotriakhova  15 , L Kravchuk  64 , R D Krawczyk  12 , M Kreps  28 , F Kress  16 , S Kretzschmar  38 , P Krokovny  49 , W Krupa  60 , W Krzemien  33 , W Kucewicz  43 , M Kucharczyk  43 , V Kudryavtsev  49 , H S Kuindersma  1 , G J Kunde  57 , A K Kuonen  20 , T Kvaratskheliya  36 , D Lacarrere  12 , G Lafferty  29 , A Lai  27 , D Lancierini  2 , J J Lane  29 , G Lanfranchi  10 , C Langenbruch  38 , T Latham  28 , F Lazzari  32 , C Lazzeroni  44 , R Le Gac  23 , R Lefèvre  6 , A Leflat  39 , F Lemaitre  12 , O Leroy  23 , T Lesiak  43 , B Leverington  22 , H Li  74 , X Li  57 , Y Li  69 , Z Li  25 , X Liang  25 , R Lindner  12 , F Lionetto  2 , V Lisovskyi  18 , G Liu  74 , X Liu  54 , D Loh  28 , A Loi  27 , J Lomba Castro  4 , I Longstaff  13 , J H Lopes  17 , G Loustau  2 , G H Lovell  42 , Y Lu  69 , D Lucchesi  40 , M Lucio Martinez  1 , Y Luo  54 , A Lupato  40 , E Luppi  21 , O Lupton  28 , A Lusiani  32 , X Lyu  35 , S Maccolini  41 , F Machefert  18 , F Maciuc  56 , V Macko  20 , P Mackowiak  11 , S Maddrell-Mander  5 , L R Madhan Mohan  5 , O Maev  15   12 , A Maevskiy  48 , K Maguire  29 , D Maisuzenko  15 , M W Majewski  60 , S Malde  45 , B Malecki  12 , A Malinin  75 , T Maltsev  49 , H Malygina  22 , G Manca  27 , G Mancinelli  23 , R Manera Escalero  14 , D Manuzzi  41 , D Marangotto  8 , J Maratas  6 , J F Marchand  53 , U Marconi  41 , S Mariani  19 , C Marin Benito  18 , M Marinangeli  20 , P Marino  20 , J Marks  22 , P J Marshall  3 , G Martellotti  46 , L Martinazzoli  12 , M Martinelli  51 , D Martinez Santos  4 , F Martinez Vidal  67 , A Massafferri  34 , M Materok  38 , R Matev  12 , A Mathad  2 , Z Mathe  12 , V Matiunin  36 , C Matteuzzi  51 , K R Mattioli  7 , A Mauri  2 , E Maurice  18 , M McCann  12   16 , L Mcconnell  76 , A McNab  29 , R McNulty  76 , J V Mead  3 , B Meadows  9 , C Meaux  23 , G Meier  11 , N Meinert  77 , D Melnychuk  33 , S Meloni  51 , M Merk  1 , A Merli  8 , M Mikhasenko  12 , D A Milanes  78 , E Millard  28 , M-N Minard  53 , O Mineev  36 , L Minzoni  21 , S E Mitchell  55 , B Mitreska  29 , D S Mitzel  12 , A Mödden  11 , A Mogini  37 , R D Moise  16 , T Mombächer  11 , I A Monroy  78 , S Monteil  6 , M Morandin  40 , G Morello  10 , M J Morello  32 , J Moron  60 , A B Morris  23 , A G Morris  28 , R Mountain  25 , H Mu  54 , F Muheim  55 , M Mukherjee  61 , M Mulder  1 , D Müller  12 , K Müller  2 , V Müller  11 , C H Murphy  45 , D Murray  29 , P Muzzetto  27 , P Naik  5 , T Nakada  20 , R Nandakumar  63 , A Nandi  45 , T Nanut  20 , I Nasteva  17 , M Needham  55 , N Neri  8 , S Neubert  22 , N Neufeld  12 , R Newcombe  16 , T D Nguyen  20 , C Nguyen-Mau  20 , E M Niel  18 , S Nieswand  38 , N Nikitin  39 , N S Nolte  12 , C Nunez  7 , A Oblakowska-Mucha  60 , V Obraztsov  24 , S Ogilvy  13 , D P O'Hanlon  41 , R Oldeman  27 , C J G Onderwater  79 , J D Osborn  7 , A Ossowska  43 , J M Otalora Goicochea  17 , T Ovsiannikova  36 , P Owen  2 , A Oyanguren  67 , P R Pais  20 , T Pajero  32 , A Palano  58 , M Palutan  10 , G Panshin  72 , A Papanestis  63 , M Pappagallo  55 , L L Pappalardo  21 , C Pappenheimer  9 , W Parker  65 , C Parkes  12   29 , G Passaleva  19   12 , A Pastore  58 , M Patel  16 , C Patrignani  41 , A Pearce  12 , A Pellegrino  1 , M Pepe Altarelli  12 , S Perazzini  41 , D Pereima  36 , P Perret  6 , L Pescatore  20 , K Petridis  5 , A Petrolini  30 , A Petrov  75 , S Petrucci  55 , M Petruzzo  8 , B Pietrzyk  53 , G Pietrzyk  20 , M Pikies  43 , M Pili  45 , D Pinci  46 , J Pinzino  12 , F Pisani  12 , A Piucci  22 , V Placinta  56 , S Playfer  55 , J Plews  44 , M Plo Casasus  4 , F Polci  37 , M Poli Lener  10 , M Poliakova  25 , A Poluektov  23 , N Polukhina  31 , I Polyakov  25 , E Polycarpo  17 , G J Pomery  5 , S Ponce  12 , A Popov  24 , D Popov  44 , S Poslavskii  24 , K Prasanth  43 , L Promberger  12 , C Prouve  4 , V Pugatch  73 , A Puig Navarro  2 , H Pullen  45 , G Punzi  32 , W Qian  35 , J Qin  35 , R Quagliani  37 , B Quintana  6 , N V Raab  76 , R I Rabadan Trejo  23 , B Rachwal  60 , J H Rademacker  5 , M Rama  32 , M Ramos Pernas  4 , M S Rangel  17 , F Ratnikov  26   48 , G Raven  71 , M Ravonel Salzgeber  12 , M Reboud  53 , F Redi  20 , S Reichert  11 , F Reiss  37 , C Remon Alepuz  67 , Z Ren  54 , V Renaudin  45 , S Ricciardi  63 , S Richards  5 , K Rinnert  3 , P Robbe  18 , A Robert  37 , A B Rodrigues  20 , E Rodrigues  9 , J A Rodriguez Lopez  78 , M Roehrken  12 , S Roiser  12 , A Rollings  45 , V Romanovskiy  24 , M Romero Lamas  4 , A Romero Vidal  4 , J D Roth  7 , M Rotondo  10 , M S Rudolph  25 , T Ruf  12 , J Ruiz Vidal  67 , J Ryzka  60 , J J Saborido Silva  4 , N Sagidova  15 , B Saitta  27 , C Sanchez Gras  1 , C Sanchez Mayordomo  67 , B Sanmartin Sedes  4 , R Santacesaria  46 , C Santamarina Rios  4 , M Santimaria  10 , E Santovetti  52 , G Sarpis  29 , A Sarti  46 , C Satriano  46 , A Satta  52 , M Saur  35 , D Savrina  36   39 , L G Scantlebury Smead  45 , S Schael  38 , M Schellenberg  11 , M Schiller  13 , H Schindler  12 , M Schmelling  59 , T Schmelzer  11 , B Schmidt  12 , O Schneider  20 , A Schopper  12 , H F Schreiner  9 , M Schubiger  1 , S Schulte  20 , M H Schune  18 , R Schwemmer  12 , B Sciascia  10 , A Sciubba  46 , S Sellam  70 , A Semennikov  36 , A Sergi  12   44 , N Serra  2 , J Serrano  23 , L Sestini  40 , A Seuthe  11 , P Seyfert  12 , D M Shangase  7 , M Shapkin  24 , T Shears  3 , L Shekhtman  49 , V Shevchenko  75   31 , E Shmanin  31 , J D Shupperd  25 , B G Siddi  21 , R Silva Coutinho  2 , L Silva de Oliveira  17 , G Simi  40 , S Simone  58 , I Skiba  21 , N Skidmore  22 , T Skwarnicki  25 , M W Slater  44 , J G Smeaton  42 , A Smetkina  36 , E Smith  38 , I T Smith  55 , M Smith  16 , A Snoch  1 , M Soares  41 , L Soares Lavra  34 , M D Sokoloff  9 , F J P Soler  13 , B Souza De Paula  17 , B Spaan  11 , E Spadaro Norella  8 , P Spradlin  13 , F Stagni  12 , M Stahl  9 , S Stahl  12 , P Stefko  20 , S Stefkova  16 , O Steinkamp  2 , S Stemmle  22 , O Stenyakin  24 , M Stepanova  15 , H Stevens  11 , S Stone  25 , S Stracka  32 , M E Stramaglia  20 , M Straticiuc  56 , S Strokov  72 , J Sun  54 , L Sun  50 , Y Sun  65 , P Svihra  29 , K Swientek  60 , A Szabelski  33 , T Szumlak  60 , M Szymanski  35 , S Taneja  29 , Z Tang  54 , T Tekampe  11 , G Tellarini  21 , F Teubert  12 , E Thomas  12 , K A Thomson  3 , M J Tilley  16 , V Tisserand  6 , S T'Jampens  53 , M Tobin  69 , S Tolk  12 , L Tomassetti  21 , D Tonelli  32 , D Y Tou  37 , E Tournefier  53 , M Traill  13 , M T Tran  20 , C Trippl  20 , A Trisovic  42 , A Tsaregorodtsev  23 , G Tuci  32   12 , A Tully  20 , N Tuning  1 , A Ukleja  33 , A Usachov  18 , A Ustyuzhanin  26   48 , U Uwer  22 , A Vagner  72 , V Vagnoni  41 , A Valassi  12 , G Valenti  41 , M van Beuzekom  1 , H Van Hecke  57 , E van Herwijnen  12 , C B Van Hulse  76 , J van Tilburg  1 , M van Veghel  79 , R Vazquez Gomez  14 , P Vazquez Regueiro  4 , C Vázquez Sierra  1 , S Vecchi  21 , J J Velthuis  5 , M Veltri  19 , A Venkateswaran  25 , M Vernet  6 , M Veronesi  1 , M Vesterinen  28 , J V Viana Barbosa  12 , D Vieira  35 , M Vieites Diaz  20 , H Viemann  77 , X Vilasis-Cardona  14 , A Vitkovskiy  1 , V Volkov  39 , A Vollhardt  2 , D Vom Bruch  37 , A Vorobyev  15 , V Vorobyev  49 , N Voropaev  15 , R Waldi  77 , J Walsh  32 , J Wang  54 , J Wang  50 , J Wang  69 , M Wang  54 , Y Wang  61 , Z Wang  2 , D R Ward  42 , H M Wark  3 , N K Watson  44 , D Websdale  16 , A Weiden  2 , C Weisser  47 , B D C Westhenry  5 , D J White  29 , M Whitehead  38 , D Wiedner  11 , G Wilkinson  45 , M Wilkinson  25 , I Williams  42 , M Williams  47 , M R J Williams  29 , T Williams  44 , F F Wilson  63 , M Winn  18 , W Wislicki  33 , M Witek  43 , G Wormser  18 , S A Wotton  42 , H Wu  25 , K Wyllie  12 , Z Xiang  35 , D Xiao  61 , Y Xie  61 , H Xing  74 , A Xu  54 , L Xu  54 , M Xu  61 , Q Xu  35 , Z Xu  53 , Z Xu  54 , Z Yang  54 , Z Yang  65 , Y Yao  25 , L E Yeomans  3 , H Yin  61 , J Yu  61 , X Yuan  25 , O Yushchenko  24 , K A Zarebski  44 , M Zavertyaev  59 , M Zdybal  43 , M Zeng  54 , D Zhang  61 , L Zhang  54 , S Zhang  54 , W C Zhang  54 , Y Zhang  12 , A Zhelezov  22 , Y Zheng  35 , X Zhou  35 , Y Zhou  35 , X Zhu  54 , V Zhukov  38   39 , J B Zonneveld  55 , S Zucchelli  41 ; LHCb Collaboration
Affiliations
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Search for A^{'}→μ^{+}μ^{-} Decays

R Aaij et al. Phys Rev Lett. .
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Abstract

Searches are performed for both promptlike and long-lived dark photons, A^{'}, produced in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV. These searches look for A^{'}→μ^{+}μ^{-} decays using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 5.5 fb^{-1} collected with the LHCb detector. Neither search finds evidence for a signal, and 90% confidence-level exclusion limits are placed on the γ-A^{'} kinetic mixing strength. The promptlike A^{'} search explores the mass region from near the dimuon threshold up to 70 GeV and places the most stringent constraints to date on dark photons with 214<m(A^{'})≲740 MeV and 10.6<m(A^{'})≲30 GeV. The search for long-lived A^{'}→μ^{+}μ^{-} decays places world-leading constraints on low-mass dark photons with lifetimes O(1) ps.

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