Search for a light $CP$-odd Higgs boson and low-mass dark matter at the Belle experiment
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Résumé
We report on the first Belle search for a light CP-odd Higgs boson, A0, that decays into low mass dark matter, χ, in final states with a single photon and missing energy. We search for events produced via the dipion transition ϒ(2S)→ϒ(1S)π+π-, followed by the on-shell process ϒ(1S)→γA0 with A0→χχ, or by the off-shell process ϒ(1S)→γχχ. Utilizing a data sample of 157.3×106 ϒ(2S) decays, we find no evidence for a signal. We set limits on the branching fractions of such processes in the mass ranges MA0<8.97 GeV/c2 and Mχ<4.44 GeV/c2. We then use the limits on the off-shell process to set competitive limits on WIMP-nucleon scattering in the WIMP mass range below 5 GeV/c2.
Mots clés
Elementary Particles and Fields
electron positron: annihilation
electron positron: colliding beams
dark matter: mass: low
Higgs particle: electroproduction
Higgs particle: rare decay
dark matter: pair production
Upsilon(10020): hadronic decay
BELLE
KEK-B
Higgs particle: branching ratio: upper limit
missing-energy
off-shell
photon: single production
experimental results
Upsilon(10020) --> Upsilon(9460) pi+ pi-
Upsilon(9460) --> photon Higgs particle
S030DI1