Probing the scalar WIMP-pion coupling with the first LUX-ZEPLIN data
Authors:   LZ Collaboration, Aalbers J. , Akerib D. S. , Al Musalhi A. K. , Alder F. , Amarasinghe C. S. , Ames A. , Anderson T. J. , Angelides N. , Araújo H. M. , Armstrong J. E. , Arthurs M. , Baker A. , Balashov S. , Bang J. , Barillier E. E. , Bargemann J. W. , Beattie K. , Benson T. , Bhatti A. , Biekert A. , Biesiadzinski T. P. , Birch H. J. , Bishop E. J. , Blockinger G. M. , Boxer B. , Brew C. A. J. , Brás P. , Burdin S. , Buuck M. , Carmona-Benitez M. C. , Carter M. , Chawla A. , Chen H. , Cherwinka J. J. , Chin Y. T. , Chott N. I. , Converse M. V. , Cottle A. , Cox G. , Curran D. , Dahl C. E. , David A. , Delgaudio J. , Dey S. , de Viveiros L. , Di Felice L. , Ding C. , Dobson J. E. Y. , Druszkiewicz E. , Eriksen S. R. , Fan A. , Fearon N. M. , Fieldhouse N. , Fiorucci S. , Flaecher H. , Fraser E. D. , Fruth T. M. A. , Gaitskell R. J. , Geffre A. , Genovesi J. , Ghag C. , Gibbons R. , Gokhale S. , Green J. , van der Grinten M. G. D. , Haiston J. J. , Hall C. R. , Han S. , Hartigan-O’Connor E. , Haselschwardt S. J. , Hernandez M. A. , Hertel S. A. , Heuermann G. , Homenides G. J. , Horn M. , Huang D. Q. , Hunt D. , Jacquet E. , James R. S. , Johnson J. , Kaboth A. C. , Kamaha A. C. , Kannichankandy M. , Khaitan D. , Khazov A. , Khurana I. , Kim Y. D. , Kim J. , Kingston J. , Kirk R. , Kodroff D. , Korley L. , Korolkova E. V. , Kraus H. , Kravitz S. , Kreczko L. , Kudryavtsev V. A. , Leonard D. S. , Lesko K. T. , Levy C. , Lin J. , Lindote A. , Linehan R. , Lippincott W. H. , Lopes M. I. , Lorenzon W. , Lu C. , Luitz S. , Majewski P. A. , Manalaysay A. , Mannino R. L. , Maupin C. , McCarthy M. E. , McDowell G. , McKinsey D. N. , McLaughlin J. , McLaughlin J. B. , McMonigle R. , Miller E. H. , Mizrachi E. , Monte A. , Monzani M. E. , Morales Mendoza J. D. , Morrison E. , Mount B. J. , Murdy M. , Murphy A. St. J. , Naylor A. , Nelson H. N. , Neves F. , Nguyen A. , Nikoleyczik J. A. , Olcina I. , Oliver-Mallory K. C. , Orpwood J. , Palladino K. J. , Palmer J. , Pannifer N. J. , Parveen N. , Patton S. J. , Penning B. , Pereira G. , Perry E. , Pershing T. , Piepke A. , Qie Y. , Reichenbacher J. , Rhyne C. A. , Riffard Q. , Rischbieter G. R. C. , Riyat H. S. , Rosero R. , Rushton T. , Rynders D. , Santone D. , Sazzad A. B. M. R. , Schnee R. W. , Shaw S. , Shutt T. , Silk J. J. , Silva C. , Sinev G. , Siniscalco J. , Smith R. , Solovov V. N. , Sorensen P. , Soria J. , Stancu I. , Stevens A. , Stifter K. , Suerfu B. , Sumner T. J. , Szydagis M. , Taylor W. C. , Tiedt D. R. , Timalsina M. , Tong Z. , Tovey D. R. , Tranter J. , Trask M. , Tripathi M. , Tronstad D. R. , Vacheret A. , Vaitkus A. C. , Valentino O. , Velan V. , Wang A. , Wang J. J. , Wang Y. , Watson J. R. , Webb R. C. , Weeldreyer L. , Whitis T. J. , Williams M. , Wisniewski W. J. , Wolfs F. L. H. , Woodford S. , Woodward D. , Wright C. J. , Xia Q. , Xiang X. , Xu J. , Yeh M. , Zweig E. A. 
Published: August 2024

AbstractWeakly interacting massive particles (WIMPs) may interact with a virtual pion that is exchanged between nucleons. This interaction channel is important to consider in models where the spin-independent isoscalar channel is suppressed. Using data from the first science run of the LUX-ZEPLIN dark matter experiment, containing 60 live days of data in a 5.5 tonne fiducial mass of liquid xenon, we report the results on a search for WIMP-pion interactions. We observe no significant excess and set an upper limit of 1.5 × 10−46 cm2 at a 90% confidence level for a WIMP mass of 33 GeV/c2 for this interaction.