Search for Dark Matter and Large Extra Dimensions in pp Collisions Yielding a Photon and Missing Transverse Energy

被引:122
作者
Chatrchyan, S. [1 ]
Khachatryan, V. [1 ]
Sirunyan, A. M. [1 ]
Tumasyan, A. [1 ]
Adam, W. [2 ]
Bergauer, T. [2 ]
Dragicevic, M. [2 ]
Eroe, J. [2 ]
Fabjan, C. [2 ]
Friedl, M. [2 ]
Fruehwirth, R. [2 ]
Ghete, V. M. [2 ]
Hammer, J. [2 ]
Hoermann, N. [2 ]
Hrubec, J. [2 ]
Jeitler, M. [2 ]
Kiesenhofer, W. [2 ]
Krammer, M. [2 ]
Liko, D. [2 ]
Mikulec, I. [2 ]
Pernicka, M. [2 ]
Rahbaran, B. [2 ]
Rohringer, C. [2 ]
Rohringer, H. [2 ]
Schoefbeck, R. [2 ]
Strauss, J. [2 ]
Taurok, A. [2 ]
Teischinger, F. [2 ]
Wagner, P. [2 ]
Waltenberger, W. [2 ]
Walzel, G. [2 ]
Widl, E. [2 ]
Wulz, C. -E. [2 ]
Mossolov, V. [3 ]
Shumeiko, N. [3 ]
Gonzalez, J. Suarez [3 ]
Bansal, S. [4 ]
Cerny, K. [4 ]
Cornelis, T. [4 ]
DeWolf, E. A. [4 ]
Janssen, X. [4 ]
Luyckx, S. [4 ]
Maes, T. [4 ]
Mucibello, L. [4 ]
Ochesanu, S. [4 ]
Roland, B. [4 ]
Rougny, R. [4 ]
Selvaggi, M. [4 ]
Van Haevermaet, H. [4 ]
Van Mechelen, P. [4 ]
机构
[1] Yerevan Phys Inst, Yerevan 375036, Armenia
[2] OeAW, Inst Hochenergiephys, Vienna, Austria
[3] Natl Ctr Particle & High Energy Phys, Minsk, BELARUS
[4] Univ Antwerp, B-2020 Antwerp, Belgium
[5] Vrije Univ Brussel, Brussels, Belgium
[6] Univ Libre Bruxelles, Brussels, Belgium
[7] Univ Ghent, B-9000 Ghent, Belgium
[8] Catholic Univ Louvain, B-1348 Louvain, Belgium
[9] Univ Mons, B-7000 Mons, Belgium
[10] Ctr Brasileiro Pesquisas Fis, Rio De Janeiro, Brazil
[11] Univ Estado Rio de Janeiro, BR-20550011 Rio De Janeiro, Brazil
[12] Univ Estadual Paulista, Inst Fis Teor, BR-01405 Sao Paulo, Brazil
[13] Bulgarian Acad Sci, Inst Nucl Res & Nucl Energy, Sofia, Bulgaria
[14] Univ Sofia, BU-1126 Sofia, Bulgaria
[15] Inst High Energy Phys, Beijing 100039, Peoples R China
[16] Peking Univ, State Key Lab Nucl Phys & Tech, Beijing 100871, Peoples R China
[17] Univ Los Andes, Bogota, Colombia
[18] Tech Univ Split, Split, Croatia
[19] Univ Split, Split, Croatia
[20] Rudjer Boskovic Inst, Zagreb, Croatia
[21] Univ Cyprus, Nicosia, Cyprus
[22] Charles Univ Prague, Prague, Czech Republic
[23] Egyptian Network High Energy Phys, Acad Sci Res & Technol Arab Republ Egypt, Cairo, Egypt
[24] NICPB, Tallinn, Estonia
[25] Univ Helsinki, Dept Phys, Helsinki, Finland
[26] Helsinki Inst Phys, Helsinki, Finland
[27] Lappeenranta Univ Technol, Lappeenranta, Finland
[28] CEA Saclay, DSM IRFU, F-91191 Gif Sur Yvette, France
[29] IN2P3 CNRS, Ecole Polytech, Lab Leprince Ringuet, Palaiseau, France
[30] Univ Haute Alsace Mulhouse, CNRS IN2P3, Inst Pluridisciplinaire Hubert Curien, Strasbourg, France
[31] IN2P3, Ctr Calcul, Villeurbanne, France
[32] Univ Lyon 1, CNRS IN2P3, Inst Phys Nucl Lyon, F-69622 Villeurbanne, France
[33] Tbilisi State Univ, Inst High Energy Phys & Informatizat, GE-380086 Tbilisi, Georgia
[34] Rhein Westfal TH Aachen, Inst Phys 1, Aachen, Germany
[35] Rhein Westfal TH Aachen, Inst Phys 2, Aachen, Germany
[36] Rhein Westfal TH Aachen, Inst Phys 3, Aachen, Germany
[37] DESY, Hamburg, Germany
[38] Univ Hamburg, Hamburg, Germany
[39] Univ Karlsruhe, Inst Expt Kernphys, D-7500 Karlsruhe, Germany
[40] Inst Nucl Phys Demokritos, Aghia Paraskevi, Greece
[41] Univ Athens, Athens, Greece
[42] Univ Ioannina, GR-45110 Ioannina, Greece
[43] KFKI Res Inst Particle & Nucl Phys, Budapest, Hungary
[44] Inst Nucl Res ATOMKI, Debrecen, Hungary
[45] Univ Debrecen, Debrecen, Hungary
[46] Panjab Univ, Chandigarh 160014, India
[47] Univ Delhi, Delhi 110007, India
[48] Saha Inst Nucl Phys, Kolkata, India
[49] Bhabha Atom Res Ctr, Mumbai 400085, Maharashtra, India
[50] Tata Inst Fundamental Res EHEP, Mumbai, Maharashtra, India
基金
巴西圣保罗研究基金会; 芬兰科学院;
关键词
Galaxies - Tellurium compounds;
D O I
10.1103/PhysRevLett.108.261803
中图分类号
O4 [物理学];
学科分类号
0702 ;
摘要
Results are presented from a search for new physics in the final state containing a photon (gamma) and missing transverse energy (is not an element of(T)). The data correspond to an integrated luminosity of 5.0 fb(-1) collected in pp collisions at root s = 7 TeV by the CMS experiment. The observed event yield agrees with standard-model expectations for the gamma + is not an element of(T) events. Using models for the production of dark-matter particles (chi), we set 90% confidence level (C. L.) upper limits of 13.6-15.4 fb on chi production in the gamma + is not an element of(T) state. These provide the most sensitive upper limits for spin-dependent chi-nucleon scattering for chi masses (M-chi) between 1 and 100 GeV. For spin-independent contributions, the present limits are extended to M-chi < 3.5 GeV. For models with 3-6 large extra dimensions, our data exclude extra-dimensional Planck scales between 1.64 and 1.73 TeV at 95% C.L.
引用
收藏
页数:16
相关论文
共 42 条
[1]   Search for new phenomena with the monojet and missing transverse momentum signature using the ATLAS detector in √s=7 TeV proton-proton collisions [J].
Aad, G. ;
Abbott, B. ;
Abdallah, J. ;
Abdelalim, A. A. ;
Abdesselam, A. ;
Abdinov, O. ;
Abi, B. ;
Abolins, M. ;
Abramowicz, H. ;
Abreu, H. ;
Acerbi, E. ;
Acharya, B. S. ;
Adams, D. L. ;
Addy, T. N. ;
Adelman, J. ;
Aderholz, M. ;
Adomeit, S. ;
Adragna, P. ;
Adye, T. ;
Aefsky, S. ;
Aguilar-Saavedra, J. A. ;
Aharrouche, M. ;
Ahlen, S. P. ;
Ahles, F. ;
Ahmad, A. ;
Ahsan, M. ;
Aielli, G. ;
Akdogan, T. ;
Akesson, T. P. A. ;
Akimoto, G. ;
Akimov, A. V. ;
Akiyama, A. ;
Alam, M. S. ;
Alam, M. A. ;
Albert, J. ;
Albrand, S. ;
Aleksa, M. ;
Aleksandrov, I. N. ;
Alessandria, F. ;
Alexa, C. ;
Alexander, G. ;
Alexandre, G. ;
Alexopoulos, T. ;
Alhroob, M. ;
Aliev, M. ;
Alimonti, G. ;
Alison, J. ;
Aliyev, M. ;
Allport, P. P. ;
Allwood-Spiers, S. E. .
PHYSICS LETTERS B, 2011, 705 (04) :294-312
[2]   Results from a Search for Light-Mass Dark Matter with a p-Type Point Contact Germanium Detector [J].
Aalseth, C. E. ;
Barbeau, P. S. ;
Bowden, N. S. ;
Cabrera-Palmer, B. ;
Colaresi, J. ;
Collar, J. I. ;
Dazeley, S. ;
de Lurgio, P. ;
Fast, J. E. ;
Fields, N. ;
Greenberg, C. H. ;
Hossbach, T. W. ;
Keillor, M. E. ;
Kephart, J. D. ;
Marino, M. G. ;
Miley, H. S. ;
Miller, M. L. ;
Orrell, J. L. ;
Radford, D. C. ;
Reyna, D. ;
Tench, O. ;
Van Wechel, T. D. ;
Wilkerson, J. F. ;
Yocum, K. M. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 106 (13)
[3]   Search for Large Extra Dimensions in Final States Containing One Photon or Jet and Large Missing Transverse Energy Produced in pp Collisions at s=1.96 TeV [J].
Aaltonen, T. ;
Adelman, J. ;
Akimoto, T. ;
Albrow, M. G. ;
Gonzalez, B. Alvarez ;
Amerio, S. ;
Amidei, D. ;
Anastassov, A. ;
Annovi, A. ;
Antos, J. ;
Apollinari, G. ;
Apresyan, A. ;
Arisawa, T. ;
Artikov, A. ;
Ashmanskas, W. ;
Attal, A. ;
Aurisano, A. ;
Azfar, F. ;
Azzurri, P. ;
Badgett, W. ;
Barbaro-Galtieri, A. ;
Barnes, V. E. ;
Barnett, B. A. ;
Bartsch, V. ;
Bauer, G. ;
Beauchemin, P. -H. ;
Bedeschi, F. ;
Bednar, P. ;
Beecher, D. ;
Behari, S. ;
Bellettini, G. ;
Bellinger, J. ;
Benjamin, D. ;
Beretvas, A. ;
Beringer, J. ;
Bhatti, A. ;
Binkley, M. ;
Bisello, D. ;
Bizjak, I. ;
Blair, R. E. ;
Blocker, C. ;
Blumenfeld, B. ;
Bocci, A. ;
Bodek, A. ;
Boisvert, V. ;
Bolla, G. ;
Bortoletto, D. ;
Boudreau, J. ;
Boveia, A. ;
Brau, B. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2008, 101 (18)
[4]   Search for large extra dimensions via single photon plus missing energy final states at √s=1.96 TeV [J].
Abazov, V. M. ;
Abbott, B. ;
Abolins, M. ;
Acharya, B. S. ;
Adams, M. ;
Adams, T. ;
Aguilo, E. ;
Ahn, S. H. ;
Ahsan, M. ;
Alexeev, G. D. ;
Alkhazov, G. ;
Alton, A. ;
Alverson, G. ;
Alves, G. A. ;
Anastasoaie, M. ;
Ancu, L. S. ;
Andeen, T. ;
Anderson, S. ;
Andrieu, B. ;
Anzelc, M. S. ;
Aoki, M. ;
Arnoud, Y. ;
Arov, M. ;
Arthaud, M. ;
Askew, A. ;
Asman, B. ;
Jesus, A. C. S. Assis ;
Atramentov, O. ;
Avila, C. ;
Ay, C. ;
Badaud, F. ;
Baden, A. ;
Bagby, L. ;
Baldin, B. ;
Bandurin, D. V. ;
Banerjee, P. ;
Banerjee, S. ;
Barberis, E. ;
Barfuss, A. -F. ;
Bargassa, P. ;
Baringer, P. ;
Barreto, J. ;
Bartlett, J. F. ;
Bassler, U. ;
Bauer, D. ;
Beale, S. ;
Bean, A. ;
Begalli, M. ;
Begel, M. ;
Belanger-Champagne, C. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2008, 101 (01)
[5]   Multiyear search for dark matter annihilations in the Sun with the AMANDA-II and IceCube detectors [J].
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Abu-Zayyad, T. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Andeen, K. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Altmann, D. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Alba, J. L. Bazo ;
Beattie, K. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K. -H. ;
Bell, M. ;
Benabderrahmane, M. L. ;
BenZvi, S. ;
Berdermann, J. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Bindig, D. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Blumenthal, J. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Brayeur, L. ;
Brown, A. M. ;
Buitink, S. ;
Caballero-Mora, K. S. ;
Carson, M. ;
Casier, M. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clevermann, F. ;
Cohen, S. ;
Colnard, C. ;
Cowen, D. F. .
PHYSICAL REVIEW D, 2012, 85 (04)
[6]  
Abdallah J, 2005, EUR PHYS J C, V38, P395, DOI 10.1140/epjc/s2004-02051-8
[7]   GEANT4-a simulation toolkit [J].
Agostinelli, S ;
Allison, J ;
Amako, K ;
Apostolakis, J ;
Araujo, H ;
Arce, P ;
Asai, M ;
Axen, D ;
Banerjee, S ;
Barrand, G ;
Behner, F ;
Bellagamba, L ;
Boudreau, J ;
Broglia, L ;
Brunengo, A ;
Burkhardt, H ;
Chauvie, S ;
Chuma, J ;
Chytracek, R ;
Cooperman, G ;
Cosmo, G ;
Degtyarenko, P ;
Dell'Acqua, A ;
Depaola, G ;
Dietrich, D ;
Enami, R ;
Feliciello, A ;
Ferguson, C ;
Fesefeldt, H ;
Folger, G ;
Foppiano, F ;
Forti, A ;
Garelli, S ;
Giani, S ;
Giannitrapani, R ;
Gibin, D ;
Cadenas, JJG ;
González, I ;
Abril, GG ;
Greeniaus, G ;
Greiner, W ;
Grichine, V ;
Grossheim, A ;
Guatelli, S ;
Gumplinger, P ;
Hamatsu, R ;
Hashimoto, K ;
Hasui, H ;
Heikkinen, A ;
Howard, A .
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2003, 506 (03) :250-303
[8]   Results from a Low-Energy Analysis of the CDMS II Germanium Data [J].
Ahmed, Z. ;
Akerib, D. S. ;
Arrenberg, S. ;
Bailey, C. N. ;
Balakishiyeva, D. ;
Baudis, L. ;
Bauer, D. A. ;
Brink, P. L. ;
Bruch, T. ;
Bunker, R. ;
Cabrera, B. ;
Caldwell, D. O. ;
Cooley, J. ;
do Couto e Silva, E. ;
Cushman, P. ;
Daal, M. ;
DeJongh, F. ;
Di Stefano, P. ;
Dragowsky, M. R. ;
Duong, L. ;
Fallows, S. ;
Figueroa-Feliciano, E. ;
Filippini, J. ;
Fox, J. ;
Fritts, M. ;
Golwala, S. R. ;
Hall, J. ;
Hennings-Yeomans, R. ;
Hertel, S. A. ;
Holmgren, D. ;
Hsu, L. ;
Huber, M. E. ;
Kamaev, O. ;
Kiveni, M. ;
Kos, M. ;
Leman, S. W. ;
Liu, S. ;
Mahapatra, R. ;
Mandic, V. ;
McCarthy, K. A. ;
Mirabolfathi, N. ;
Moore, D. ;
Nelson, H. ;
Ogburn, R. W. ;
Phipps, A. ;
Pyle, M. ;
Qiu, X. ;
Ramberg, E. ;
Rau, W. ;
Reisetter, A. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 106 (13)
[9]   Dark Matter Search Results from the CDMS II Experiment [J].
Ahmed, Z. ;
Akerib, D. S. ;
Arrenberg, S. ;
Bailey, C. N. ;
Balakishiyeva, D. ;
Baudis, L. ;
Bauer, D. A. ;
Brink, P. L. ;
Bruch, T. ;
Bunker, R. ;
Cabrera, B. ;
Caldwell, D. O. ;
Cooley, J. ;
Cushman, P. ;
Daal, M. ;
DeJongh, F. ;
Dragowsky, M. R. ;
Duong, L. ;
Fallows, S. ;
Figueroa-Feliciano, E. ;
Filippini, J. ;
Fritts, M. ;
Golwala, S. R. ;
Grant, D. R. ;
Hall, J. ;
Hennings-Yeomans, R. ;
Hertel, S. A. ;
Holmgren, D. ;
Hsu, L. ;
Huber, M. E. ;
Kamaev, O. ;
Kiveni, M. ;
Kos, M. ;
Leman, S. W. ;
Mahapatra, R. ;
Mandic, V. ;
McCarthy, K. A. ;
Mirabolfathi, N. ;
Moore, D. ;
Nelson, H. ;
Ogburn, R. W. ;
Phipps, A. ;
Pyle, M. ;
Qiu, X. ;
Ramberg, E. ;
Rau, W. ;
Reisetter, A. ;
Saab, T. ;
Sadoulet, B. ;
Sander, J. .
SCIENCE, 2010, 327 (5973) :1619-1621
[10]   Geant4 developments and applications [J].
Allison, J ;
Amako, K ;
Apostolakis, J ;
Araujo, H ;
Dubois, PA ;
Asai, M ;
Barrand, G ;
Capra, R ;
Chauvie, S ;
Chytracek, R ;
Cirrone, GAP ;
Cooperman, G ;
Cosmo, G ;
Cuttone, G ;
Daquino, GG ;
Donszelmann, M ;
Dressel, M ;
Folger, G ;
Foppiano, F ;
Generowicz, J ;
Grichine, V ;
Guatelli, S ;
Gumplinger, P ;
Heikkinen, A ;
Hrivnacova, I ;
Howard, A ;
Incerti, S ;
Ivanchenko, V ;
Johnson, T ;
Jones, F ;
Koi, T ;
Kokoulin, R ;
Kossov, M ;
Kurashige, H ;
Lara, V ;
Larsson, S ;
Lei, F ;
Link, O ;
Longo, F ;
Maire, M ;
Mantero, A ;
Mascialino, B ;
McLaren, I ;
Lorenzo, PM ;
Minamimoto, K ;
Murakami, K ;
Nieminen, P ;
Pandola, L ;
Parlati, S ;
Peralta, L .
IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, 2006, 53 (01) :270-278