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Communication Dans Un Congrès Année : 2022

The Heavy Photon Search Experiment

Nathan Baltzell
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Marco Battaglieri
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Mariangela Bondi
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Sergei Boyarinov
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Cameron Bravo
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Stephen Bueltmann
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Volker Burkert
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Pierfrancesco Butti
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Tongtong Cao
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Massimo Carpinelli
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Andrea Celentano
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Chris Cuevas
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Annalisa d'Angelo
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Domenico d'Urso
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Natalia Dashyan
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Marzio de Napoli
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Raffaella de Vita
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Alexandre Deur
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Miriam Diamond
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Rouven Essig
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Vitaliy Fadeyev
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Nerses Gevorgyan
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Norman Graf
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Ryan Herbst
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Robert Johnson
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Luca Marsicano
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Takashi Maruyama
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Jeremy Mccormick
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Bryan Mckinnon
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Omar Moreno
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Timothy Nelson
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Philip Schuster
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Gabriele Simi
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Valeria Sipala
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Matthew Solt
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Alic Spellman
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Stepan Stepanyan
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Holly Szumila-Vance
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Lauren Tompkins
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Natalia Toro
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Maurizio Ungaro
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Hakop Voskanyan
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Résumé

The Heavy Photon Search (HPS) experiment is designed to search for a new vector boson $A^\prime$ in the mass range of 20 MeV/$c^2$ to 220 MeV/$c^2$ that kinetically mixes with the Standard Model photon with couplings $\epsilon^2 >10^{-10}$. In addition to the general importance of exploring light, weakly coupled physics that is difficult to probe with high-energy colliders, a prime motivation for this search is the possibility that sub-GeV thermal relics constitute dark matter, a scenario that requires a new comparably light mediator, where models with a hidden $U(1)$ gauge symmetry, a "dark", "hidden sector", or "heavy" photon, are particularly attractive. HPS searches for visible signatures of these heavy photons, taking advantage of their small coupling to electric charge to produce them via a process analogous to bremsstrahlung in a fixed target and detect their subsequent decay to $\mathrm{e}^+ \mathrm{e}^-$ pairs in a compact spectrometer. In addition to searching for $\mathrm{e}^+ \mathrm{e}^-$ resonances atop large QED backgrounds, HPS has the ability to precisely measure decay lengths, resulting in unique sensitivity to dark photons, as well as other long-lived new physics. After completion of the experiment and operation of engineering runs in 2015 and 2016 at the JLab CEBAF, physics runs in 2019 and 2021 have provided datasets that are now being analyzed to search for dark photons and other new phenomena.

Dates et versions

hal-03629846 , version 1 (04-04-2022)

Identifiants

Citer

Nathan Baltzell, Marco Battaglieri, Mariangela Bondi, Sergei Boyarinov, Cameron Bravo, et al.. The Heavy Photon Search Experiment. Snowmass 2021, Jul 2022, Seattle, United States. ⟨hal-03629846⟩
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