Search for dark photon decays to μ+μ− at NA62
Authors:   The NA62 collaboration, 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. 
Published: September 2023

Abstract

The NA62 experiment at CERN, designed to study the ultra-rare decay K+ → π+$$ \nu \overline{\nu} $$
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 × 1017 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/c2.