First search for exotic Z boson decays into photons and neutral pions in hadron collisions

T. Aaltonen, S. Amerio, D. Amidei, A. Anastassov, A. Annovi, J. Antos, G. Apollinari, J. A. Appel, T. Arisawa, A. Artikov, J. Asaadi, W. Ashmanskas, B. Auerbach, A. Aurisano, F. Azfar, W. Badgett, T. Bae, A. Barbaro-Galtieri, V. E. Barnes, B. A. BarnettP. Barria, P. Bartos, M. Bauce, F. Bedeschi, S. Behari, G. Bellettini, J. Bellinger, D. Benjamin, A. Beretvas, A. Bhatti, K. R. Bland, B. Blumenfeld, A. Bocci, A. Bodek, D. Bortoletto, J. Boudreau, A. Boveia, L. Brigliadori, C. Bromberg, E. Brucken, J. Budagov, H. S. Budd, K. Burkett, G. Busetto, P. Bussey, P. Butti, A. Buzatu, A. Calamba, S. Camarda, M. Campanelli, F. Canelli, B. Carls, D. Carlsmith, R. Carosi, S. Carrillo, B. Casal, M. Casarsa, A. Castro, P. Catastini, D. Cauz, V. Cavaliere, M. Cavalli-Sforza, A. Cerri, L. Cerrito, Y. C. Chen, M. Chertok, G. Chiarelli, G. Chlachidze, K. Cho, D. Chokheli, A. Clark, C. Clarke, M. E. Convery, J. Conway, M. Corbo, M. Cordelli, C. A. Cox, D. J. Cox, M. Cremonesi, D. Cruz, J. Cuevas, R. Culbertson, N. D'Ascenzo, M. Datta, P. De Barbaro, L. Demortier, M. Deninno, M. D'Errico, F. Devoto, A. Di Canto, B. Di Ruzza, J. R. Dittmann, S. Donati, M. D'Onofrio, M. Dorigo, A. Driutti, K. Ebina, R. Edgar, A. Elagin, R. Erbacher, S. Errede, B. Esham, S. Farrington, J. P. Fernández Ramos, R. Field, G. Flanagan, R. Forrest, M. Franklin, J. C. Freeman, H. Frisch, Y. Funakoshi, C. Galloni, A. F. Garfinkel, P. Garosi, H. Gerberich, E. Gerchtein, S. Giagu, V. Giakoumopoulou, K. Gibson, C. M. Ginsburg, N. Giokaris, P. Giromini, G. Giurgiu, V. Glagolev, D. Glenzinski, M. Gold, D. Goldin, A. Golossanov, G. Gomez, G. Gomez-Ceballos, M. Goncharov, O. González López, I. Gorelov, A. T. Goshaw, K. Goulianos, E. Gramellini, S. Grinstein, C. Grosso-Pilcher, R. C. Group, J. Guimaraes Da Costa, S. R. Hahn, J. Y. Han, F. Happacher, K. Hara, M. Hare, R. F. Harr, T. Harrington-Taber, K. Hatakeyama, C. Hays, J. Heinrich, M. Herndon, A. Hocker, Z. Hong, W. Hopkins, S. Hou, R. E. Hughes, U. Husemann, M. Hussein, J. Huston, G. Introzzi, M. Iori, A. Ivanov, E. James, D. Jang, B. Jayatilaka, E. J. Jeon, S. Jindariani, M. Jones, K. K. Joo, S. Y. Jun, T. R. Junk, M. Kambeitz, T. Kamon, P. E. Karchin, A. Kasmi, Y. Kato, W. Ketchum, J. Keung, B. Kilminster, D. H. Kim, H. S. Kim, J. E. Kim, M. J. Kim, S. H. Kim, S. B. Kim, Y. J. Kim, Y. K. Kim, N. Kimura, M. Kirby, K. Knoepfel, K. Kondo, D. J. Kong, J. Konigsberg, A. V. Kotwal, M. Kreps, J. Kroll, M. Kruse, T. Kuhr, M. Kurata, A. T. Laasanen, S. Lammel, M. Lancaster, K. Lannon, G. Latino, H. S. Lee, J. S. Lee, S. Leo, S. Leone, J. D. Lewis, A. Limosani, E. Lipeles, A. Lister, H. Liu, Q. Liu, T. Liu, S. Lockwitz, A. Loginov, D. Lucchesi, A. Lucà, J. Lueck, P. Lujan, P. Lukens, G. Lungu, J. Lys, R. Lysak, R. Madrak, P. Maestro, S. Malik, G. Manca, A. Manousakis-Katsikakis, L. Marchese, F. Margaroli, P. Marino, M. Martínez, K. Matera, M. E. Mattson, A. Mazzacane, P. Mazzanti, R. McNulty, A. Mehta, P. Mehtala, C. Mesropian, T. Miao, D. Mietlicki, A. Mitra, H. Miyake, S. Moed, N. Moggi, C. S. Moon, R. Moore, M. J. Morello, A. Mukherjee, Th Muller, P. Murat, M. Mussini, J. Nachtman, Y. Nagai, J. Naganoma, I. Nakano, A. Napier, J. Nett, C. Neu, T. Nigmanov, L. Nodulman, S. Y. Noh, O. Norniella, L. Oakes, S. H. Oh, Y. D. Oh, I. Oksuzian, T. Okusawa, R. Orava, L. Ortolan, C. Pagliarone, E. Palencia, P. Palni, V. Papadimitriou, W. Parker, G. Pauletta, M. Paulini, C. Paus, T. J. Phillips, G. Piacentino, E. Pianori, J. Pilot, K. Pitts, C. Plager, L. Pondrom, S. Poprocki, K. Potamianos, A. Pranko, F. Prokoshin, F. Ptohos, G. Punzi, N. Ranjan, I. Redondo Fernández, P. Renton, M. Rescigno, F. Rimondi, L. Ristori, A. Robson, T. Rodriguez, S. Rolli, M. Ronzani, R. Roser, J. L. Rosner, F. Ruffini, A. Ruiz, J. Russ, V. Rusu, W. K. Sakumoto, Y. Sakurai, L. Santi, K. Sato, V. Saveliev, A. Savoy-Navarro, P. Schlabach, E. E. Schmidt, T. Schwarz, L. Scodellaro, F. Scuri, S. Seidel, Y. Seiya, A. Semenov, F. Sforza, S. Z. Shalhout, T. Shears, P. F. Shepard, M. Shimojima, M. Shochet, I. Shreyber-Tecker, A. Simonenko, K. Sliwa, J. R. Smith, F. D. Snider, H. Song, V. Sorin, R. St. Denis, M. Stancari, D. Stentz, J. Strologas, Y. Sudo, A. Sukhanov, I. Suslov, K. Takemasa, Y. Takeuchi, J. Tang, M. Tecchio, P. K. Teng, J. Thom, E. Thomson, V. Thukral, D. Toback, S. Tokar, K. Tollefson, T. Tomura, D. Tonelli, S. Torre, D. Torretta, P. Totaro, M. Trovato, F. Ukegawa, S. Uozumi, F. Vázquez, G. Velev, C. Vellidis, C. Vernieri, M. Vidal, R. Vilar, J. Vizán, M. Vogel, G. Volpi, P. Wagner, R. Wallny, S. M. Wang, D. Waters, W. C. Wester, D. Whiteson, A. B. Wicklund, S. Wilbur, H. H. Williams, J. S. Wilson, P. Wilson, B. L. Winer, P. Wittich, S. Wolbers, H. Wolfe, T. Wright, X. Wu, Z. Wu, K. Yamamoto, D. Yamato, T. Yang, U. K. Yang, Y. C. Yang, W. M. Yao, G. P. Yeh, K. Yi, J. Yoh, K. Yorita, T. Yoshida, G. B. Yu, I. Yu, A. M. Zanetti, Y. Zeng, C. Zhou, S. Zucchelli

Research output: Contribution to journalArticle

7 Citations (Scopus)

Abstract

A search for forbidden and exotic Z boson decays in the diphoton mass spectrum is presented for the first time in hadron collisions, based on data corresponding to 10.0fb-1 of integrated luminosity from proton-antiproton collisions at s=1.96TeV collected by the CDF experiment. No evidence of signal is observed, and 95% credibility level Bayesian upper limits are set on the branching ratios of decays of the Z boson to a photon and neutral pion (which is detected as a photon), a pair of photons, and a pair of neutral pions. The observed branching ratio limits are 2.01×10-5 for Z→π0γ, 1.46×10-5 for Z→γγ, and 1.52×10-5 for Z→π0π0. The Z→π0γ and Z→γγ limits improve the most stringent results from other experiments by factors of 2.6 and 3.6, respectively. The Z→π0π0 branching ratio limit is the first experimental result on this decay.

Original languageEnglish
Article number111803
JournalPhysical Review Letters
Volume112
Issue number11
DOIs
Publication statusPublished - Mar 20 2014

    Fingerprint

ASJC Scopus subject areas

  • Physics and Astronomy(all)

Cite this

Aaltonen, T., Amerio, S., Amidei, D., Anastassov, A., Annovi, A., Antos, J., Apollinari, G., Appel, J. A., Arisawa, T., Artikov, A., Asaadi, J., Ashmanskas, W., Auerbach, B., Aurisano, A., Azfar, F., Badgett, W., Bae, T., Barbaro-Galtieri, A., Barnes, V. E., ... Zucchelli, S. (2014). First search for exotic Z boson decays into photons and neutral pions in hadron collisions. Physical Review Letters, 112(11), [111803]. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.111803