Sensitivity of the SHiP experiment to dark photons decaying to a pair of charged particles

SHiP Collaboration; Shaposhnikov, M.; Bagulya, A.; D'Appollonio, G.; Khalikov, E.; Ovchynnikov, M.; Di Marco, N.; Marsh, S.; Back, J. J.; Simone, S.; Golovatiuk, A.; Rokujo, H.; Quercia, A.; Santos, F. Baaltasar Dos; Naganawa, N.; Fraser, M.; Shibuya, H.; Rakai, A.; Takahashi, S.; Montanari, A.; Dallavalle, G. M.; Buonaura, A.; Nakano, T.; Kostyukhin, V.; Rinaldesi, M.; Boyarsky, A.; Golovtsov, V.; Dubreuil, A.; Donskov, S.; Williams, O.; Datwyler, A.; Loschiavo, V. P.; Pacholek, P.; Treille, D.; Schliwinski, J. S.; Betancourt, C.; Kain, V.; Ruf, T.; Harris, I. W.; Blanco, A.; Sola, E. Lopez; Brenner, R.; Yilmaz, D.; Lanfranchi, G.; Pastore, A.; Ratnikov, F.; Gorshenkov, M.; Kovalenko, S.; Khabibullin, M.; Okateva, N.; Magnan, A. -M.; Osborne, J.; Kershaw, K.; Maleev, V.; Tastet, J. L.; Rodin, Volodymyr; Hessler, C.; Yilmazer, A. U.; Golubkov, D.; Prota, A.; Park, B. D.; Kudenko, Y.; Shevchenko, V.; Timiryasov, I.; Grenier, D.; Perillo-Marcone, A.; Hollnagel, A.; Dib, C.; Volkov, A.; Haefeli, G. J.; Malinin, A.; Rovelli, T.; Ahdida, C.; Manabe, Y.; Kolesnikov, A.; Nishio, A.; Wertelaers, P.; Ull, A. Sanz; Grenard, J. -L.; Froeschl, R.; Di Giulio, L.; Stoel, L.; Rademakers, A.; Filippov, K.; Robbe, P.; Shchedrina, T.; Suzuki, Y.; Saputi, A.; Bonivento, W. M.; Gatignon, L.; Obinyakov, B.; Paoloni, A.; Managadze, A. K.; Sokolenko, A.; Montesi, M. C.; Joković, D.; Bay, A.; Franco, C.; Bezshyiko, I.; Gorkavenko, V.; De Roeck, A.; Ogawa, S.; Guz, Yu.; Ruchayskiy, O.; Khaustov, G.; Morishima, K.; van Waasen, Stefan; Cicero, V.; Redi, F.; Solodko, E.; Vincke, Heinz; Boehm, J.; Atkin, E.; Silverstein, S. B.; Azorskiy, N.; Gall, J.; Golutvin, A.; Opitz, B.; Kim, V.; Manfredi, M.; Shakin, A.; Sato, O.; Milstead, D. A.; Kormannshaus, S.; Maalmi, J.; Rosa, G.; Uteshev, Z.; Enik, T.; Ricciardi, S.; Shirobokov, S.; Lopes, L.; Mikhaylov, Yu.; Berdnikov, A. Y.; Tsenov, R.; Shchutska, L.; Di Crescenzo, A.; Patel, M.; Bencivenni, G.; Durhan, O.; Savchenko, E. S.; Congedo, L.; Iaselli, G.; Tosi, N.; Zelenov, A.; Wanke, R.; Korol'ko, I.; Bardou, F.; Vincke, Helmut; Rawlings, T.; Hagner, C.; Charitonidis, N.; Fabbri, F.; Lee, K. Y.; Karpenkov, D.; Schmidt-Parzefall, W.; Kim, Y. G.; Alexandrov, A.; Kuznetsova, E.; De Lellis, G.; Dedenko, L.; Kamiscioglu, C.; Lyubovitskij, V.; Ninin, P.; Vilchinski, S.; Prieto, J. Prieto; Dougherty, L. A.; Grichine, V.; Casolino, M.; Bogomilov, M.; Lévy, J. -M.; Muttoni, Y.; D'Ambrosio, N.; Domenici, D.; Movchan, S.; Lantwin, O.; Chepurnov, A.; Sukhonos, D.; Ulin, S.; Nasybulin, S.; Jonker, M.; Ehlert, M.; Iuliano, A.; Ustyuzhanin, A.; Novikov, A.; Buontempo, S.; Breton, D.; Mineev, O.; Krasilnikova, I.; Vankova-Kirilova, G.; Ciambrone, P.; Wurm, M.; Elikkaya, E.; Zimmerman, J.; Baranov, A.; de Asmundis, R.; Galati, G.; Shustov, A.; Fonte, P.; Khotyantsev, A.; Venturi, V.; Vannucci, F.; Drohan, V.; Jacobsson, R.; Dergachev, P.; Simoniello, R.; Podgrudkov, D.; Korol, I.; Owtscharenko, N.; De Simone, D.; Bauche, J.; Barker, G. J.; Dmitrenko, V.; Petridis, K.; Lamont, M.; Roganova, T.; Kolev, D. I.; Xella, S.; Graverini, E.; Kodama, K.; Etenko, A.; Lauria, A.; Cornelis, K.; Marshall, A. M.; Serra, N.; Zaytsev, Yu.; Fedin, O.; Albanese, R.; Samsonov, V.; Stramaglia, M. E.; Gorbunov, S.; Hosseini, B.; Chauveau, J.; Poliakov, V.; Polukhina, N.; Boiarska, I.; Bieschke, S.; Fukuda, T.; Kurochka, V.; Kadenko, I.; Aoki, S.; Arduini, G.; Korzenev, A.; Battistin, M.; Borburgh, J.; Kono, A.; Dolmatov, A.; Skorokhvatov, M.; Golinka-Bezshyyko, L.; Fedotovs, F.; Berdnikov, Y. A.; Tommasini, D.; Owen, P. H.; Petrov, A.; Cadeddu, S.; Calviani, M.; Bick, D.; Mikado, S.; Naing, S. Than; Uvarov, L.; Guler, A. M.; Konovalova, N.; Gorbunov, D.; Akmete, A.; Voronkov, R.; Kaiser, B.; Shadura, O.; Shatalov, P.; Chau, P.; Rodin, Viktor; Sgobba, S.; Nakamura, M.; Tioukov, V.; Gruzinskii, N.; Diaz, P. Santos; Hakobyan, H.; Fresa, R.; Goddard, B.; Felici, G.; Bezshyyko, O.; Kolosov, V.; Ferrillo, M.; Grandchamp, A. L.; Mefodev, A.; Cristinziani, M.; Ferro-Luzzi, M.; Gentile, V.; Teterin, P.; Saraiva, J. De Carvalho; Mermod, P.; Lee, K. S.; Fini, R. A.; Gavrilov, G.; Bondarenko, K.; Platia, E. Koukovini; Bayliss, V.; Miano, A.; Bertani, M.; Samoylenko, V.; Dijkstra, H.; Kitagawa, N.; Büscher, V.; Grachev, V.; Starkov, N.; Komatsu, M.; van Herwijnen, E.; Gorbounov, P.; Galan, F. Sanchez; Smirnov, S.; Kurbatov, E.; Khoriauli, G.; Campanelli, M.; Visone, C.; Woo, J. -K.; Cavalcante, A. B. Rodrigues; Ko, J. -W.; Vlasik, K.; Calcaterra, A.; De Serio, M.; Torii, M.; Chernyavskiy, M.; Pereyma, D.; Crupano, A.; Hushchyn, M.; Anokhina, A.; Petkov, G. L.; Prokudin, M.; de Magistris, M.; Yoon, C. S.; Chumakov, A.; Kurbatov, P.; Ursov, E.; Lacker, H. M.; Sohn, J. Y.; Choi, K. -Y.

doi:10.1140/epjc/s10052-021-09224-3

TY  - JOUR
AU  - SHiP Collaboration
AU  - Ahdida, C.
AU  - Akmete, A.
AU  - Albanese, R.
AU  - Alexandrov, A.
AU  - Anokhina, A.
AU  - Aoki, S.
AU  - Arduini, G.
AU  - Atkin, E.
AU  - Azorskiy, N.
AU  - Back, J. J.
AU  - Bagulya, A.
AU  - Santos, F. Baaltasar Dos
AU  - Baranov, A.
AU  - Bardou, F.
AU  - Barker, G. J.
AU  - Battistin, M.
AU  - Bauche, J.
AU  - Bay, A.
AU  - Bayliss, V.
AU  - Bencivenni, G.
AU  - Berdnikov, A. Y.
AU  - Berdnikov, Y. A.
AU  - Bertani, M.
AU  - Betancourt, C.
AU  - Bezshyiko, I.
AU  - Bezshyyko, O.
AU  - Bick, D.
AU  - Bieschke, S.
AU  - Blanco, A.
AU  - Boehm, J.
AU  - Bogomilov, M.
AU  - Boiarska, I.
AU  - Bondarenko, K.
AU  - Bonivento, W. M.
AU  - Borburgh, J.
AU  - Boyarsky, A.
AU  - Brenner, R.
AU  - Breton, D.
AU  - Büscher, V.
AU  - Buonaura, A.
AU  - Buontempo, S.
AU  - Cadeddu, S.
AU  - Calcaterra, A.
AU  - Calviani, M.
AU  - Campanelli, M.
AU  - Casolino, M.
AU  - Charitonidis, N.
AU  - Chau, P.
AU  - Chauveau, J.
AU  - Chepurnov, A.
AU  - Chernyavskiy, M.
AU  - Choi, K. -Y.
AU  - Chumakov, A.
AU  - Ciambrone, P.
AU  - Cicero, V.
AU  - Congedo, L.
AU  - Cornelis, K.
AU  - Cristinziani, M.
AU  - Crupano, A.
AU  - Dallavalle, G. M.
AU  - Datwyler, A.
AU  - D'Ambrosio, N.
AU  - D'Appollonio, G.
AU  - de Asmundis, R.
AU  - Saraiva, J. De Carvalho
AU  - De Lellis, G.
AU  - de Magistris, M.
AU  - De Roeck, A.
AU  - De Serio, M.
AU  - De Simone, D.
AU  - Dedenko, L.
AU  - Dergachev, P.
AU  - Di Crescenzo, A.
AU  - Di Giulio, L.
AU  - Di Marco, N.
AU  - Dib, C.
AU  - Dijkstra, H.
AU  - Dmitrenko, V.
AU  - Dougherty, L. A.
AU  - Dolmatov, A.
AU  - Domenici, D.
AU  - Donskov, S.
AU  - Drohan, V.
AU  - Dubreuil, A.
AU  - Durhan, O.
AU  - Ehlert, M.
AU  - Elikkaya, E.
AU  - Enik, T.
AU  - Etenko, A.
AU  - Fabbri, F.
AU  - Fedin, O.
AU  - Fedotovs, F.
AU  - Felici, G.
AU  - Ferrillo, M.
AU  - Ferro-Luzzi, M.
AU  - Filippov, K.
AU  - Fini, R. A.
AU  - Fonte, P.
AU  - Franco, C.
AU  - Fraser, M.
AU  - Fresa, R.
AU  - Froeschl, R.
AU  - Fukuda, T.
AU  - Galati, G.
AU  - Gall, J.
AU  - Gatignon, L.
AU  - Gavrilov, G.
AU  - Gentile, V.
AU  - Goddard, B.
AU  - Golinka-Bezshyyko, L.
AU  - Golovatiuk, A.
AU  - Golovtsov, V.
AU  - Golubkov, D.
AU  - Golutvin, A.
AU  - Gorbounov, P.
AU  - Gorbunov, D.
AU  - Gorbunov, S.
AU  - Gorkavenko, V.
AU  - Gorshenkov, M.
AU  - Grachev, V.
AU  - Grandchamp, A. L.
AU  - Graverini, E.
AU  - Grenard, J. -L.
AU  - Grenier, D.
AU  - Grichine, V.
AU  - Gruzinskii, N.
AU  - Guler, A. M.
AU  - Guz, Yu.
AU  - Haefeli, G. J.
AU  - Hagner, C.
AU  - Hakobyan, H.
AU  - Harris, I. W.
AU  - van Herwijnen, E.
AU  - Hessler, C.
AU  - Hollnagel, A.
AU  - Hosseini, B.
AU  - Hushchyn, M.
AU  - Iaselli, G.
AU  - Iuliano, A.
AU  - Jacobsson, R.
AU  - Joković, D.
AU  - Jonker, M.
AU  - Kadenko, I.
AU  - Kain, V.
AU  - Kaiser, B.
AU  - Kamiscioglu, C.
AU  - Karpenkov, D.
AU  - Kershaw, K.
AU  - Khabibullin, M.
AU  - Khalikov, E.
AU  - Khaustov, G.
AU  - Khoriauli, G.
AU  - Khotyantsev, A.
AU  - Kim, Y. G.
AU  - Kim, V.
AU  - Kitagawa, N.
AU  - Ko, J. -W.
AU  - Kodama, K.
AU  - Kolesnikov, A.
AU  - Kolev, D. I.
AU  - Kolosov, V.
AU  - Komatsu, M.
AU  - Kono, A.
AU  - Konovalova, N.
AU  - Kormannshaus, S.
AU  - Korol, I.
AU  - Korol'ko, I.
AU  - Korzenev, A.
AU  - Kostyukhin, V.
AU  - Platia, E. Koukovini
AU  - Kovalenko, S.
AU  - Krasilnikova, I.
AU  - Kudenko, Y.
AU  - Kurbatov, E.
AU  - Kurbatov, P.
AU  - Kurochka, V.
AU  - Kuznetsova, E.
AU  - Lacker, H. M.
AU  - Lamont, M.
AU  - Lanfranchi, G.
AU  - Lantwin, O.
AU  - Lauria, A.
AU  - Lee, K. S.
AU  - Lee, K. Y.
AU  - Lévy, J. -M.
AU  - Loschiavo, V. P.
AU  - Lopes, L.
AU  - Sola, E. Lopez
AU  - Lyubovitskij, V.
AU  - Maalmi, J.
AU  - Magnan, A. -M.
AU  - Maleev, V.
AU  - Malinin, A.
AU  - Manabe, Y.
AU  - Managadze, A. K.
AU  - Manfredi, M.
AU  - Marsh, S.
AU  - Marshall, A. M.
AU  - Mefodev, A.
AU  - Mermod, P.
AU  - Miano, A.
AU  - Mikado, S.
AU  - Mikhaylov, Yu.
AU  - Milstead, D. A.
AU  - Mineev, O.
AU  - Montanari, A.
AU  - Montesi, M. C.
AU  - Morishima, K.
AU  - Movchan, S.
AU  - Muttoni, Y.
AU  - Naganawa, N.
AU  - Nakamura, M.
AU  - Nakano, T.
AU  - Nasybulin, S.
AU  - Ninin, P.
AU  - Nishio, A.
AU  - Novikov, A.
AU  - Obinyakov, B.
AU  - Ogawa, S.
AU  - Okateva, N.
AU  - Opitz, B.
AU  - Osborne, J.
AU  - Ovchynnikov, M.
AU  - Owtscharenko, N.
AU  - Owen, P. H.
AU  - Pacholek, P.
AU  - Paoloni, A.
AU  - Park, B. D.
AU  - Pastore, A.
AU  - Patel, M.
AU  - Pereyma, D.
AU  - Perillo-Marcone, A.
AU  - Petkov, G. L.
AU  - Petridis, K.
AU  - Petrov, A.
AU  - Podgrudkov, D.
AU  - Poliakov, V.
AU  - Polukhina, N.
AU  - Prieto, J. Prieto
AU  - Prokudin, M.
AU  - Prota, A.
AU  - Quercia, A.
AU  - Rademakers, A.
AU  - Rakai, A.
AU  - Ratnikov, F.
AU  - Rawlings, T.
AU  - Redi, F.
AU  - Ricciardi, S.
AU  - Rinaldesi, M.
AU  - Rodin, Volodymyr
AU  - Rodin, Viktor
AU  - Robbe, P.
AU  - Cavalcante, A. B. Rodrigues
AU  - Roganova, T.
AU  - Rokujo, H.
AU  - Rosa, G.
AU  - Rovelli, T.
AU  - Ruchayskiy, O.
AU  - Ruf, T.
AU  - Samoylenko, V.
AU  - Samsonov, V.
AU  - Galan, F. Sanchez
AU  - Diaz, P. Santos
AU  - Ull, A. Sanz
AU  - Saputi, A.
AU  - Sato, O.
AU  - Savchenko, E. S.
AU  - Schliwinski, J. S.
AU  - Schmidt-Parzefall, W.
AU  - Serra, N.
AU  - Sgobba, S.
AU  - Shadura, O.
AU  - Shakin, A.
AU  - Shaposhnikov, M.
AU  - Shatalov, P.
AU  - Shchedrina, T.
AU  - Shchutska, L.
AU  - Shevchenko, V.
AU  - Shibuya, H.
AU  - Shirobokov, S.
AU  - Shustov, A.
AU  - Silverstein, S. B.
AU  - Simone, S.
AU  - Simoniello, R.
AU  - Skorokhvatov, M.
AU  - Smirnov, S.
AU  - Sohn, J. Y.
AU  - Sokolenko, A.
AU  - Solodko, E.
AU  - Starkov, N.
AU  - Stoel, L.
AU  - Stramaglia, M. E.
AU  - Sukhonos, D.
AU  - Suzuki, Y.
AU  - Takahashi, S.
AU  - Tastet, J. L.
AU  - Teterin, P.
AU  - Naing, S. Than
AU  - Timiryasov, I.
AU  - Tioukov, V.
AU  - Tommasini, D.
AU  - Torii, M.
AU  - Tosi, N.
AU  - Treille, D.
AU  - Tsenov, R.
AU  - Ulin, S.
AU  - Ursov, E.
AU  - Ustyuzhanin, A.
AU  - Uteshev, Z.
AU  - Uvarov, L.
AU  - Vankova-Kirilova, G.
AU  - Vannucci, F.
AU  - Venturi, V.
AU  - Vilchinski, S.
AU  - Vincke, Heinz
AU  - Vincke, Helmut
AU  - Visone, C.
AU  - Vlasik, K.
AU  - Volkov, A.
AU  - Voronkov, R.
AU  - van Waasen, Stefan
AU  - Wanke, R.
AU  - Wertelaers, P.
AU  - Williams, O.
AU  - Woo, J. -K.
AU  - Wurm, M.
AU  - Xella, S.
AU  - Yilmaz, D.
AU  - Yilmazer, A. U.
AU  - Yoon, C. S.
AU  - Zaytsev, Yu.
AU  - Zelenov, A.
AU  - Zimmerman, J.
TI  - Sensitivity of the SHiP experiment to dark photons decaying to a pair of charged particles
JO  - The European physical journal / C
VL  - 81
SN  - 1434-6044
CY  - Heidelberg
PB  - Springer
M1  - FZJ-2022-03923
SP  - 451
PY  - 2021
AB  - 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 $10^{-17}$.
LB  - PUB:(DE-HGF)16
UR  - <Go to ISI:>//WOS:000680441900002
DO  - DOI:10.1140/epjc/s10052-021-09224-3
UR  - https://juser.fz-juelich.de/record/910541
ER  -

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