Search for an axion-like particle in radiative J/ψ decays

Ablikim, M.; Achasov, M. N.; Adlarson, P.; Aliberti, R.; Amoroso, A.; M. R., An; An, Q.; Bai, Y.; Bakina, O.; Baldini Ferroli, R.; Balossino, I.; Ban, Y.; Batozskaya, V.; Becker, D.; Begzsuren, K.; Berger, N.; Bertani, M.; Bettoni, D.; Bianchi, F.; Bianco, E.; Bloms, J.; Bortone, A.; Boyko, I.; Briere, R. A.; Brueggemann, A.; Cai, H.; Cai, X.; Calcaterra, A.; Cao, G. F.; Cao, N.; Cetin, S. A.; Chang, J. F.; Chang, T. T.; Chang, W. L.; Che, G. R.; Chelkov, G.; Chen, C.; Chen, Chao; Chen, G.; Chen, H. S.; Chen, M. L.; Chen, S. J.; Chen, S. M.; Chen, T.; Chen, X. R.; Chen, X. T.; Chen, Y. B.; Chen, Y. Q.; Chen, Z. J.; Cheng, W. S.; Choi, S. K.; Chu, X.; Cibinetto, G.; Coen, S. C.; Cossio, F.; Cui, J. J.; Dai, H. L.; Dai, J. P.; Dbeyssi, A.; de Boer, R. E.; Dedovich, D.; Deng, Z. Y.; Denig, A.; Denysenko, I.; Destefanis, M.; De Mori, F.; Ding, Y.; Ding, Y.; Dong, J.; Dong, L. Y.; Dong, M. Y.; Dong, X.; S. X., Du; Duan, Z. H.; Egorov, P.; Fan, Y. L.; Fang, J.; Fang, S. S.; Fang, W. X.; Fang, Y.; Farinelli, R.; Fava, L.; Feldbauer, F.; Felici, G.; Feng, C. Q.; Feng, J. H.; Fischer, K.; Fritsch, M.; Fritzsch, C.; C. D., Fu; Y. W., Fu; Gao, H.; Gao, Y. N.; Gao, Yang; Garbolino, S.; Garzia, I.; P. T., Ge; Z. W., Ge; Geng, C.; Gersabeck, E. M.; Gilman, A.; Goetzen, K.; Gong, L.; Gong, W. X.; Gradl, W.; Greco, M.; M. H., Gu; Y. T., Gu; Guan, C. Y.; Guan, Z. L.; Guo, A. Q.; Guo, L. B.; Guo, R. P.; Guo, Y. P.; Guskov, A.; X. T. H.,; Han, W. Y.; Hao, X. Q.; Harris, F. A.; K. K., He; K. L., He; Heinsius, F. H.; Heinz, C. H.; Heng, Y. K.; Herold, C.; Holtmann, T.; Hong, P. C.; Hou, G. Y.; Hou, Y. R.; Hou, Z. L.; H. M., Hu; J. F., Hu; Hu, T.; Hu, Y.; Huang, G. S.; Huang, K. X.; Huang, L. Q.; Huang, X. T.; Huang, Y. P.; Hussain, T.; H??sken, N.; Imoehl, W.; Irshad, M.; Jackson, J.; Jaeger, S.; Janchiv, S.; Jeong, J. H.; Ji, Q.; Q. P., Ji; X. B., Ji; X. L., Ji; Y. Y., Ji; Jia, Z. K.; Jiang, P. C.; Jiang, S. S.; Jiang, T. J.; Jiang, X. S.; Jiang, Y.; Jiao, J. B.; Jiao, Z.; Jin, S.; Jin, Y.; Jing, M. Q.; Johansson, T.; X. K.,; Kabana, S.; Kalantar-Nayestanaki, N.; Kang, X. L.; Kang, X. S.; Kappert, R.; Kavatsyuk, M.; B. C., Ke; Khoukaz, A.; Kiuchi, R.; Kliemt, R.; Koch, L.; Kolcu, O. B.; Kopf, B.; Kuessner, M.; Kupsc, A.; K??hn, W.; Lane, J. J.; Lange, J. S.; Larin, P.; Lavania, A.; Lavezzi, L.; Lei, T. T.; Lei, Z. H.; Leithoff, H.; Lellmann, M.; Lenz, T.; Li, C.; Li, C.; C. H., Li; Cheng, Li; D. M., Li; Li, F.; Li, G.; Li, H.; H. B., Li; H. J., Li; H. N., Li; Hui, Li; J. R., Li; J. S., Li; J. W., Li; Li, Ke; L. J., Li; L. K., Li; Lei, Li; M. H., Li; P. R., Li; S. X., Li; S. Y., Li; Li, T.; W. D., Li; W. G., Li; X. H., Li; X. L., Li; Xiaoyu, Li; Y. G., Li; Z. J., Li; Z. X., Li; Z. Y., Li; Liang, C.; Liang, H.; Liang, H.; Liang, H.; Liang, Y. F.; Liang, Y. T.; Liao, G. R.; Liao, L. Z.; Libby, J.; Limphirat, A.; Lin, D. X.; Lin, T.; Liu, B. X.; Liu, B. J.; Liu, C.; Liu, C. X.; Liu, D.; Liu, F. H.; Liu, Fang; Liu, Feng; Liu, G. M.; Liu, H.; Liu, H. B.; Liu, H. M.; Liu, Huanhuan; Liu, Huihui; Liu, J. B.; Liu, J. L.; Liu, J. Y.; Liu, K.; Liu, K. Y.; Liu, Ke; Liu, L.; Liu, L. C.; Liu, Lu; Liu, M. H.; Liu, P. L.; Liu, Q.; Liu, S. B.; Liu, T.; Liu, W. K.; Liu, W. M.; Liu, X.; Liu, Y.; Liu, Y. B.; Liu, Z. A.; Liu, Z. Q.; Lou, X. C.; F. X., Lu; H. J., Lu; J. G., Lu; X. L., Lu; Lu, Y.; Y. P., Lu; Z. H., Lu; Luo, C. L.; Luo, M. X.; Luo, T.; Luo, X. L.; Lyu, X. R.; Lyu, Y. F.; F. C., Ma; H. L., Ma; J. L., Ma; L. L., Ma; M. M., Ma; Q. M., Ma; R. Q., Ma; R. T., Ma; X. Y., Ma; Ma, Y.; Maas, F. E.; Maggiora, M.; Maldaner, S.; Malde, S.; Mangoni, A.; Mao, Y. J.; Mao, Z. P.; Marcello, S.; Meng, Z. X.; Messchendorp, J. G.; Mezzadri, G.; Miao, H.; Min, T. J.; Mitchell, R. E.; X. H., Mo; Muchnoi, N. Yu.; Nefedov, Y.; Nerling, F.; Nikolaev, I. B.; Ning, Z.; Nisar, S.; Niu, Y.; Olsen, S. L.; Ouyang, Q.; Pacetti, S.; Pan, X.; Pan, Y.; Pathak, A.; Pei, Y. P.; Pelizaeus, M.; Peng, H. P.; Peters, K.; Ping, J. L.; Ping, R. G.; Plura, S.; Pogodin, S.; Prasad, V.; F. Z., Qi; Qi, H.; H. R., Qi; Qi, M.; T. Y., Qi; Qian, S.; Qian, W. B.; Qiao, C. F.; Qin, J. J.; Qin, L. Q.; Qin, X. P.; Qin, X. S.; Qin, Z. H.; Qiu, J. F.; S. Q., Qu; Redmer, C. F.; Ren, K. J.; Rivetti, A.; Rodin, V.; Rolo, M.; Rong, G.; Rosner, Ch.; Ruan, S. N.; Sarantsev, A.; Schelhaas, Y.; Schoenning, K.; Scodeggio, M.; Shan, K. Y.; Shan, W.; Shan, X. Y.; Shangguan, J. F.; Shao, L. G.; Shao, M.; Shen, C. P.; Shen, H. F.; Shen, W. H.; Shen, X. Y.; Shi, B. A.; Shi, H. C.; Shi, J. Y.; Shi, Q. Q.; Shi, R. S.; Shi, X.; Song, J. J.; Song, T. Z.; Song, W. M.; Song, Y. X.; Sosio, S.; Spataro, S.; Stieler, F.; Y. J., Su; Sun, G. B.; Sun, G. X.; Sun, H.; Sun, H. K.; Sun, J. F.; Sun, K.; Sun, L.; Sun, S. S.; Sun, T.; Sun, W. Y.; Sun, Y.; Sun, Y. J.; Sun, Y. Z.; Sun, Z. T.; Tan, Y. X.; Tang, C. J.; Tang, G. Y.; Tang, J.; Tang, Y. A.; Tao, L. Y.; Tao, Q. T.; Tat, M.; Teng, J. X.; Thoren, V.; Tian, W. H.; Tian, W. H.; Tian, Y.; Tian, Z. F.; Uman, I.; Wang, B.; Wang, B.; Wang, B. L.; Wang, C. W.; Wang, D. Y.; Wang, F.; Wang, H. J.; Wang, H. P.; Wang, K.; Wang, L. L.; Wang, M.; Wang, Meng; Wang, S.; Wang, T.; Wang, T. J.; Wang, W.; Wang, W.; Wang, W. H.; Wang, W. P.; Wang, X.; Wang, X. F.; Wang, X. J.; Wang, X. L.; Wang, Y.; Wang, Y. D.; Wang, Y. F.; Wang, Y. H.; Wang, Y. N.; Wang, Y. Q.; Wang, Yaqian; Wang, Yi; Wang, Z.; Wang, Z. L.; Wang, Z. Y.; Wang, Ziyi; Wei, D.; Wei, D. H.; Weidner, F.; Wen, S. P.; Wenzel, C. W.; Wiedner, U.; Wilkinson, G.; Wolke, M.; Wollenberg, L.; Wu, C.; J. F., Wu; L. H., Wu; L. J., Wu; Wu, X.; X. H., Wu; Wu, Y.; Y. J., Wu; Wu, Z.; Xia, L.; Xian, X. M.; Xiang, T.; Xiao, D.; Xiao, G. Y.; Xiao, H.; Xiao, S. Y.; Xiao, Y. L.; Xiao, Z. J.; Xie, C.; Xie, X. H.; Xie, Y.; Xie, Y. G.; Xie, Y. H.; Xie, Z. P.; Xing, T. Y.; C. F., Xu; C. J., Xu; G. F., Xu; H. Y., Xu; Q. J., Xu; X. P., Xu; Y. C., Xu; Z. P., Xu; Yan, F.; Yan, L.; Yan, W. B.; Yan, W. C.; Yan, X. Q.; Yang, H. J.; Yang, H. L.; Yang, H. X.; Yang, Tao; Yang, Y.; Yang, Y. F.; Yang, Y. X.; Yang, Yifan; Ye, M.; M. H., Ye; Yin, J. H.; You, Z. Y.; B. X., Yu; C. X., Yu; Yu, G.; Yu, T.; X. D., Yu; Yuan, C. Z.; Yuan, L.; Yuan, S. C.; Yuan, X. Q.; Yuan, Y.; Yuan, Z. Y.; Yue, C. X.; Zafar, A. A.; Zeng, F. R.; Zeng, X.; Zeng, Y.; Zhai, X. Y.; Zhan, Y. H.; Zhang, A. Q.; Zhang, B. L.; Zhang, B. X.; Zhang, D. H.; Zhang, G. Y.; Zhang, H.; Zhang, H. H.; Zhang, H. H.; Zhang, H. Q.; Zhang, H. Y.; Zhang, J. J.; Zhang, J. L.; Zhang, J. Q.; Zhang, J. W.; Zhang, J. X.; Zhang, J. Y.; Zhang, J. Z.; Zhang, Jiawei; Zhang, L. M.; Zhang, L. Q.; Zhang, Lei; Zhang, P.; Zhang, Q. Y.; Zhang, Shuihan; Zhang, Shulei; Zhang, X. D.; Zhang, X. M.; Zhang, X. Y.; Zhang, X. Y.; Zhang, Y.; Zhang, Y. T.; Zhang, Y. H.; Zhang, Yan; Zhang, Yao; Zhang, Z. H.; Zhang, Z. L.; Zhang, Z. Y.; Zhang, Z. Y.; Zhao, G.; Zhao, J.; Zhao, J. Y.; Zhao, J. Z.; Zhao, Lei; Zhao, Ling; Zhao, M. G.; Zhao, S. J.; Zhao, Y. B.; Zhao, Y. X.; Zhao, Z. G.; Zhemchugov, A.; Zheng, B.; Zheng, J. P.; Zheng, W. J.; Zheng, Y. H.; Zhong, B.; Zhong, X.; Zhou, H.; Zhou, L. P.; Zhou, X.; Zhou, X. K.; Zhou, X. R.; Zhou, X. Y.; Zhou, Y. Z.; Zhu, J.; Zhu, K.; Zhu, K. J.; Zhu, L.; Zhu, L. X.; Zhu, S. H.; Zhu, S. Q.; Zhu, T. J.; Zhu, W. J.; Zhu, Y. C.; Zhu, Z. A.; Zou, J. H.; Zu, J.

doi:10.1016/j.physletb.2023.137698

We search for an axion-like particle (ALP) a through the process psi (3686) ->pi+pi-J/psi, J/psi -> gamma a, a -> gamma gamma in a data sample of (2.71 + 0.01) x 109 psi (3686) events collected by the BESIII detector. No significant ALP signal is observed over the expected background, and the upper limits on the branching fraction of the decay J/psi -> gamma a and the ALP-photon coupling constant ga gamma gamma are set at 95% confidence level in the mass range of 0.165 < ma < 2.84 GeV/c2. The limits on B(J/psi -> gamma a) range from 8.3 x 10-8 to 1.8 x 10-6 over the search region, and the constraints on the ALP-photon coupling are the most stringent to date for 0.165 < ma < 1.468 GeV/c2. (c) 2023 The Author(s). Published by Elsevier B.V. This is an open access article under the CC BY license (http://creativecommons .org /licenses /by /4 .0/). Funded by SCOAP3.