S e a r c h f o r d a r k f o r c e s w i t h - - PowerPoint PPT Presentation

s e a r c h f o r d a r k f o r c e s w i t h k l oe
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S e a r c h f o r d a r k f o r c e s w i t h - - PowerPoint PPT Presentation

S e a r c h f o r d a r k f o r c e s w i t h K L OE ME S ON 2 0 1 6 J u n e 2 n d 2 0 1 6 A l e k s a n d e r Ga j o s J a g i e l l o n i a n U n i v e r s i t y , K


slide-1
SLIDE 1

S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s w i t h K L OE

A l e k s a n d e r Ga j

  • s

J a g i e l l

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SLIDE 2

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

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Mo t i v a t i

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t h e g a l a c t i c c e n t e r s e e n b y t h e I N T E GR A L s a t e l l i t e

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  • p

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slide-3
SLIDE 3

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 3

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  • s
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  • n

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d i n a r y p h

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g h s ma l l k i n e t i c mi x i n g ε

2

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– k i n e t i c mi x i n g p a r a me t e r ε

2

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s e r v a b l e i n O( Ge V ) e n e r g y s c a l e c

  • l

l i d e r s !

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→ Φ → η U , U → e

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μ

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π

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D

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d a r k H i g g s ( h ' )

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SLIDE 4

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 4

T h e D A Φ N E Φ

  • f

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+

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  • r

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  • n

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  • l

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  • p

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  • r

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  • r

mo r e d e t a i l s , s e e M. S i l a r s k i ’ s t a l k

  • n

Mo n d a y , h i g h n

  • n
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SLIDE 5

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 5

K L O E

  • 2

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 n

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  • r

s i n t h e i n t e r a c t i

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  • l

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  • r

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4

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  • u

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 σ

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z

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  • ma

n g n e t i c C a l

  • r

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  • n

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 b

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  • s

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  • r

mo r e d e t a i l s , s e e M. S i l a r s k i ’ s t a l k

  • n

Mo n d a y , h i g h n

  • n
slide-6
SLIDE 6

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 6

Φ → η U , U → e

+

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, η → π

+

π

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Φ → η U , U → π

+

π

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+

e

 4

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  • t
  • n

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 4

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 7

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< 2 Me V

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  • F

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Φ → η U , U → π π π e

+

e

 2

c h a r g e d t r a c k s

 6

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  • mp

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  • t
  • n

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  • t

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  • s

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 4

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  • n

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+

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i g n a l e x p e c t e d a s a p e a k a b

  • v

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  • n

t i n u u m b a c k g r

  • u

n d i n Me

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  • n
  • s

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  • b

s e r v e d

  • C

L s t e c h n i q u e u s e d t

  • e

s t i ma t e t h e u p p e r l i mi t

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SLIDE 7

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 7

Φ → η U , U → e

+

e

, η → π

+

π

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  • 5

@ 9 % C . L . f

  • r

3 < MU < 4 Me V ε2 < 8 × 1

  • 6

@ 9 % C . L . f

  • r

5 < MU < 2 1 Me V

9 % C . L . u p p e r l i mi t

  • n

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  • b

t a i n e d a s s u mi n g t h e r e l a t i

  • n

:

[ R e e c e ‐ Wa n g , J H E P 9 7 : 5 1 ( 2 9 ) ]

P h y s . L e t t . B 7 6 ( 2 1 2 ) 2 5 1 P h y s . L e t t . B 7 2 ( 2 1 3 ) 1 1 1

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SLIDE 8

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 8

e

+

e

→ U γ w i t h U → μ

+

μ

  • d

a t a s a mp l e l u mi n

  • s

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  • 1
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S R e v e n t s f

  • r

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  • n

t i n u u m

  • f

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  • n

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  • 2

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θ

μ

< 1 3

  • )
  • U

n d e t e c t e d γ ( θ

γ

< 1 5

  • r

θ

γ

> 1 6 5

  • )
  • H

i g h s t a t i s t i c s I S R s i g n a l

  • S

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  • n

g s u p p r e s s i

  • n
  • f

F S R a n d Φ →π

+

π

  • π
  • Go
  • d

π / μ s e p a r a t i

  • n

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Mt r k

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t r a c k ma s s ” a s s u mi n g 2 e q u a l ma s s p a r t i c l e s a n d 1 p h

  • t
  • n

P h y s . L e t t . B 7 3 6 ( 2 1 4 ) 4 5 9

slide-9
SLIDE 9

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 9

e

+

e

→ U γ w i t h U → μ

+

μ

 9

% C . L . u p p e r l i mi t

  • n

n u mb e r

  • f

U c a n d i d a t e s

  • b

t a i n e d u s i n g t h e C L s t e c h n i q u e

I – e fg . c r

  • s

s s e c t i

  • n

L – i n t e g r a t e d l u mi n

  • s

i t y H – r a d i a t

  • r

f u n c t i

  • n

e x t r a c t e d f r

  • m

P h y s . L e t t . B 7 3 6 ( 2 1 4 ) 4 5 9

ε2 < 1 . 6 × 1

  • 5

− 8 . 7 × 1

  • 7

@ 9 % C . L . f

  • r

5 2 < MU < 9 8 Me V

K L OE e + e

  • →μ

+ μ

  • γ

K L OE D a l i t z Φ →η e + e

slide-10
SLIDE 10

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 1

e

+

e

→ U γ w i t h U → e

+

e

  • d

a t a s a mp l e l u mi n

  • s

i t y 1 . 5 f b

  • 1
  • 2

t r a c k s ( 5 5

  • <

θ

e

< 1 2 5

  • )
  • f
  • p

p

  • s

i t e c h a r g e

  • d

e t e c t e d p h

  • t
  • n

( 5

  • <

θ

γ

< 1 3

  • )
  • h

i g h s t a t i s t i c s r a d i a t i v e B h a b h a e v e n t s i n K L OE d a t a

  • b

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  • u

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  • n

t a mi n a t i

  • n

a t p e r mi l l e v e l

  • r

b e t t e r

P h y s . L e t t . B 7 5 ( 2 1 5 ) 6 3 3

  • 6

3 7

Mo t i v a t i

  • n

: A c c e s s t

  • U

b

  • s
  • n

ma s s e s a s l

  • w

a s 2 me

slide-11
SLIDE 11

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 1 1

e

+

e

→ U γ w i t h U → e

+

e

– P h y s . L e t t . B 7 5 ( 2 1 5 ) 6 3 3

  • 6

3 7

ε2 < 1

  • 6

− 1

  • 4

@ 9 % C . L . f

  • r

5 < MU < 5 2 Me V

K L OE ( 1 ) – D a l i t z Φ→η e + e

  • K

L OE ( 2 ) – e + e

  • →μ

+ μ

  • γ

K L OE ( 3 ) – e + e

  • →e

+ e

  • γ
slide-12
SLIDE 12

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 1 2

e

+

e

→ U γ w i t h U → π

+

π

  • 2

t r a c k s ( 5

  • <

θ

μ

< 1 3

  • )
  • u

n d e t e c t e d I S R γ ( θ

γ

< 1 5

  • r

θ

γ

> 1 6 5

  • )
  • s

t r

  • n

g s u p p r e s s i

  • n
  • f

F S R a n d Φ →π

+

π

  • π
  • k

i n e ma t i c c u t s

  • n

Mt

r k

a n d Mπ

π

Mo t i v a t i

  • n

: I n t h e ρ

  • ω

r e g i

  • n

d

  • mi

n a n t b r a n c h i n g f r a c t i

  • n

i n t

  • h

a d r

  • n

s l i mi t s s e n s i t i v i t y

  • f

l e p t

  • n

i c c h a n n e l s

  • d

e d i c a t e d s i mu l a t i

  • n

w i t h P H OK H A R A + GS p i

  • n

f

  • r

m f a c t

  • r

p a r a me t r i s a t i

  • n

t

  • d

e s c r i b e t h e ρ

  • ω

r e g i

  • n

P h y s . L e t t . B 7 5 7 ( 2 1 6 ) 3 5 6

slide-13
SLIDE 13

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 1 3

e

+

e

→ U γ w i t h U → π

+

π

– P h y s . L e t t . B 7 5 7 ( 2 1 6 ) 3 5 6 K L OE ( 1 ) – D a l i t z Φ→η e + e

  • K

L OE ( 2 ) – e + e

  • →μ

+ μ

  • γ

K L OE ( 3 ) – e + e

  • →e

+ e

  • γ

K L OE ( 4 ) – e + e

  • →π+π-γ

9 % C . L . u p p e r l i mi t

  • n

ε2

slide-14
SLIDE 14

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 1 4

S e a r c h f

  • r

d a r k H i g g s s t r a h l u n g

2 p

  • s

s i b l e s c e n a r i

  • s

:

 mh

> 2 mU = > h ’ →U U →4 l , π + 4 l , π

 mh

< mU = > h ’ e s c a p e s d e t e c t i

  • n

( “ i n v i s i b l e d a r k H i g g s ” )

 d

a t a u s e d :

 1

. 6 5 f b

  • 1

a t Φ p e a k

 2

6 p b

  • 1
  • fg
  • p

e a k ( 1 Me V )

 s

e l e c t i n g 2 mu

  • n

t r a c k s a n d mi s s i n g ma s s

 s

e a r c h i n g f

  • r

a p e a k i n t h e Mmi

s s

v s . Mμ

μ

d i s t r i b u t i

  • n

P h y s . L e t t . B 7 4 7 ( 2 1 5 ) 3 6 5

slide-15
SLIDE 15

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

d a r k f

  • r

c e s a t K L OE

  • ME

S ON 2 1 6 1 5

S e a r c h f

  • r

d a r k H i g g s s t r a h l u n g

 b

a y e s i a n l i mi t w a s s e t

  • n

t h e n u mb e r

  • f

s i g n a l e v e n t s a t 9 % C . L . ( N

C L = 9 %)

 L – i n t e g r a t e d l u mi n

  • s

i t y σ( αε2 = 1 ) – d a r k H i g g s s t r a h l u n g c r

  • s

s s e c t i

  • n

f

  • r

αε2 = 1

9 % C . L . u p p e r l i mi t s c

  • mb

i n e d f

  • r
  • n

a n d

  • fg
  • p

e a k s a mp l e s

T h e l i mi t s 1

  • 9
  • 1
  • 8
  • n

αDε2 t r a n s l a t e t

  • ε <

1

  • 4
  • 1
  • 3

i f αD = αe

m

P h y s . L e t t . B 7 4 7 ( 2 1 5 ) 3 6 5

slide-16
SLIDE 16

2 . 6 . 2 1 6 S e a r c h f

  • r

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SLIDE 17

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SLIDE 18

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SLIDE 19

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