Search for dark photon decays to μ+ μ− at NA62

Cortina Gil, E.; Jerhot, J.; Kleimenova, A.; Lurkin, N.; Zamkovsky, M.; Numao, T.; Velghe, B.; Wong, V. W. S.; Bryman, D.; Hives, Z.; Husek, T.; Kampf, K.; Koval, M.; De Martino, B.; Perrin-Terrin, M.; Akmete, A. T.; Aliberti, R.; Di Lella, L.; Doble, N.; Peruzzo, L.; Schuchmann, S.; Wahl, H.; Wanke, R.; Dalpiaz, P.; Mazzolari, A.; Neri, I.; Petrucci, F.; Soldani, M.; Bandiera, L.; Cotta Ramusino, A.; Gianoli, A.; Romagnoni, M.; Sytov, A.; Lenti, M.; Lo Chiatto, P.; Marchevski, R.; Panichi, I.; Ruggiero, G.; Bizzeti, A.; Bucci, F.; Antonelli, A.; Kozhuharov, V.; Lanfranchi, G.; Martellotti, S.; Moulson, M.; Spadaro, T.; Tinti, G.; Ambrosino, F.; D’Errico, M.; Fiorenza, R.; Giordano, R.; Massarotti, P.; Mirra, M.; Napolitano, M.; Rosa, I.; Saracino, G.; Anzivino, G.; Brizioli, F.; Cenci, P.; Duk, V.; Lollini, R.; Lubrano, P.; Pepe, M.; Piccini, M.; Costantini, F.; Giorgi, M.; Giudici, S.; Lamanna, G.; Lari, E.; Pedreschi, E.; Pinzino, J.; Sozzi, M.; Fantechi, R.; Spinella, F.; Mannelli, I.; Raggi, M.; Biagioni, A.; Cretaro, P.; Frezza, O.; Lonardo, A.; Turisini, M.; Vicini, P.; Ammendola, R.; Bonaiuto, V.; Fucci, A.; Salamon, A.; Sargeni, F.; Arcidiacono, R.; Bloch-Devaux, B.; Menichetti, E.; Migliore, E.; Biino, C.; Filippi, A.; Marchetto, F.; Soldi, D.; Briano Olvera, A.; Engelfried, J.; Estrada-Tristan, N.; Piandani, R.; Reyes Santos, M. A.; Boboc, P.; Bragadireanu, A. M.; Ghinescu, S. A.; Hutanu, O. E.; Blazek, T.; Cerny, V.; Kucerova, Z.; Volpe, R.; Bernhard, J.; Bician, L.; Boretto, M.; Ceccucci, A.; Ceoletta, M.; Corvino, M.; Danielsson, H.; Duval, F.; Döbrich, B.; Federici, L.; Gamberini, E.; Guida, R.; Holzer, E. B.; Jenninger, B.; Lehmann Miotto, G.; Lichard, P.; Massri, K.; Minucci, E.; Noy, M.; Ryjov, V.; Swallow, J.; Fry, J. R.; Gonnella, F.; Goudzovski, E.; Henshaw, J.; Kenworthy, C.; Lazzeroni, C.; Parkinson, C.; Romano, A.; Sanders, J.; Sergi, A.; Shaikhiev, A.; Tomczak, A.; Heath, H.; Britton, D.; Norton, A.; Protopopescu, D.; Dainton, J. B.; Gatignon, L.; Jones, R. W. L.; Cooper, P.; Coward, D.; Rubin, P.; Baeva, A.; Baigarashev, D.; Emelyanov, D.; Enik, T.; Falaleev, V.; Fedotov, S.; Gorshanov, K.; Gushchin, E.; Kekelidze, V.; Kereibay, D.; Kholodenko, S.; Khotyantsev, A.; Korotkova, A.; Kudenko, Y.; Kurochka, V.; Kurshetsov, V.; Litov, L.; Madigozhin, D.; Mefodev, A.; Misheva, M.; Molokanova, N.; Obraztsov, V.; Okhotnikov, A.; Polenkevich, I.; Potrebenikov, Yu.; Sadovskiy, A.; Shkarovskiy, S.; Sugonyaev, V.; Yushchenko, O.

doi:10.1007/JHEP09(2023)035

The NA62 experiment at CERN, designed to study the ultra-rare decay K+ → π+ ν ν, has also collected data in beam-dump mode. In this configuration, dark photons may be produced by protons dumped on an absorber and reach a decay volume beginning 80 m downstream. A search for dark photons decaying in flight to μ+μ− pairs is reported, based on a sample of 1.4 × 10^17 protons on dump collected in 2021. No evidence for a dark photon signal is observed. A region of the parameter space is excluded at 90% CL, improving on previous experimental limits for dark photon masses between 215 and 550 MeV/c^2.