Search for a hypothetical gauge boson and dark photons in charmonium transitions

Year: 2026

Type: article

Abstract: We report a direct search for a new gauge boson, X , with a mass of 17 MeV / c 2 , which could explain the anomalous excess of e + e − pairs observed in the Be 8 nuclear transitions. The search is conducted in the charmonium decays χ c J → X J / ψ ( J = 0 , 1 , 2 ) via the radiative transition ψ ( 3686 ) → γ χ c J using ( 2712.4 ± 14.3 ) × 10 6 ψ ( 3686 ) events collected with the BESIII detector at the BEPCII collider. No significant signal is observed, and the updated upper limit on the coupling strength of charm quark and the new gauge boson, ε c , is set to be | ε c | < 1.2 × 10 − 2 at 90% confidence level. We also report new constraints on the mixing strength ε between the Standard Model photon and dark photon γ ′ in the mass range from 5 to 300 MeV / c 2 . The upper limits at 90% confidence level vary within ( 2.5 – 17.5 ) × 10 − 3 depending on the γ ′ mass.

Source: Physical review. D/Physical review. D.

DOI: 10.1103/76js-7s9f

Authors: M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, X. C. Ai, R. Aliberti, A. Amoroso, Q. An, Y. Bai, O. Bakina, Y. Ban, H.-R. Bao, V. Batozskaya, K. Begzsuren, N. Berger, M. Berlowski, M. B. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, E. Bianco, A. Bortone, I. Boyko, R. A. Briere, A. Brueggemann, H. Cai, M. H. Cai, X. Cai, A. Calcaterra, G. F. Cao, N. Cao, S. A. Cetin, X. Y. Chai, J. F. Chang, T. T. Chang, G. R. Che, Y. Z. Che, C. H. Chen, Chao Chen, G. Chen, H. S. Chen, H. Y. Chen, M. L. Chen, S. J. Chen, S. M. Chen, T. Chen, X. R. Chen, X. T. Chen, X. Y. Chen, Y. B. Chen, Y. Q. Chen, Z. K. Chen, J. C. Cheng, L. N. Cheng, S. K. Choi, X. Chu, G. Cibinetto, F. Cossio, J. Cottee-Meldrum, H. L. Dai, J. P. Dai, X. C. Dai, A. Dbeyssi, R. E. de Boer, D. Dedovich, C. Q. Deng, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denisenko, M. Destefanis, F. De Mori, X. X. Ding, Y. Ding, Y. X. Ding, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, X. Dong, M. C. Du, S. X. Du, S. X. Du, X. L. Du, Y. Y. Duan, Z. H. Duan, P. Egorov, G. F. Fan, J. J. Fan, Y. H. Fan, J. Fang, J. Fang, S. S. Fang, W. X. Fang, Y. Q. Fang, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, J. H. Feng, L. Feng, Q. X. Feng, Y. T. Feng, M. Fritsch, C. D. Fu, J. L. Fu, Y. W. Fu, H. Gao, Y. Gao, Y. N. Gao, Y. N. Gao, Y. Y. Gao, Z. Gao, S. Garbolino, I. Garzia, L. Ge, P. T. Ge, Z. W. Ge, C. Geng, E. M. Gersabeck, A. Gilman, K. Goetzen, J. D. Gong, L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl, S. Gramigna, M. Greco, M. H. Gu, C. Y. Guan, A. Q. Guo, J. N. Guo, L. B. Guo, M. J. Guo, R. P. Guo, X. Guo, Y. P. Guo, A. Guskov, J. Gutierrez, T. T. Han, F. Hanisch, K. D. Hao, X. Q. Hao, F. A. Harris, C. Z. He, K. L. He, F. H. Heinsius, C. H. Heinz, Y. K. Heng, C. Herold, P. C. Hong, G. Y. Hou, X. T. Hou, Y. R. Hou, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu, Q. P. Hu, S. L. Hu, T. Hu, Y. Hu, Z. M. Hu, G. S. Huang, K. X. Huang, L. Q. Huang, P. Huang, X. T. Huang, Y. P. Huang, Y. S. Huang, T. Hussain, N. Hüsken, N. in der Wiesche, J. Jackson, Q. Ji, Q. P. Ji, W. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, X. Q. Jia, Z. K. Jia, D. Jiang, H. B. Jiang, P. C. Jiang, S. J. Jiang, X. S. Jiang, Y. Jiang, J. B. Jiao, J. K. Jiao, Z. Jiao, S. Jin, Y. Jin, M. Q. Jing, X. M. Jing, T. Johansson, S. Kabana, N. Kalantar-Nayestanaki, X. L. Kang, X. S. Kang, M. Kavatsyuk, B. C. Ke, V. Khachatryan, A. Khoukaz, O. B. Kolcu, B. Kopf, M. Kuessner, X. Kui, N. Kumar, A. Kupsc, W. Kühn, Q. Lan, W. N. Lan, T. T. Lei, M. Lellmann, T. Lenz, C. Li, C. Li, C. H. Li, C. K. Li, D. M. Li, F. Li, G. Li, H. B. Li, H. J. Li, H. L. Li, H. N. Li, Hui Li, J. R. Li, J. S. Li, J. W. Li, K. Li, K. L. Li, L. J. Li, Lei Li, M. H. Li, M. R. Li, P. L. Li, P. R. Li, Q. M. Li, Q. X. Li, R. Li, S. X. Li, Shanshan Li, T. Li, T. Y. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. Li, X. H. Li, X. K. Li, X. L. Li, X. Y. Li, X. Z. Li, Y. Li, Y. G. Li, Y. P. Li, Z. H. Li, Z. J. Li, Z. X. Li, Z. Y. Li, C. Liang, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, G. R. Liao, L. B. Liao, M. H. Liao, Y. P. Liao, J. Libby, A. Limphirat, D. X. Lin, L. Q. Lin, T. Lin, B. J. Liu, B. X. Liu, C. X. Liu, F. Liu, F. H. Liu, Feng Liu, G. M. Liu, H. Liu, H. B. Liu, H. H. Liu, H. M. Liu, Huihui Liu, J. B. Liu, J. J. Liu, K. Liu, K. Liu, K. Y. Liu, Ke Liu, L. Liu, L. C. Liu, Lu Liu, M. H. Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, W. M. Liu, W. T. Liu, X. Liu, X. K. Liu, X. L. Liu, X. Y. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Y. B. Liu, Z. A. Liu, Z. D. Liu, Z. Q. Liu, Z. Y. Liu, X. C. Lou, H. J. Lu, J. G. Lu, X. L. Lu, Y. Lu, Y. H. Lu, Y. P. Lu, Z. H. Lu, C. L. Luo, J. R. Luo, J. S. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, Z. Y. Lv, X. R. Lyu, Y. F. Lyu, Y. H. Lyu, F. C. Ma, H. L. Ma, Heng Ma, J. L. Ma, L. L. Ma, L. R. Ma, Q. M. Ma, R. Q. Ma, R. Y. Ma, T. Ma, X. T. Ma, X. Y. Ma, Y. M. Ma, F. E. Maas, I. MacKay, M. Maggiora, S. Malde, Q. A. Malik, H. X. Mao, Y. J. Mao, Z. P. Mao, S. Marcello, A. Marshall, F. M. Melendi, Y. H. Meng, Z. X. Meng, G. Mezzadri, H. Miao, T. J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, B. Moses, N. Yu. Muchnoi, J. Muskalla, Y. Nefedov, F. Nerling, Z. Ning, S. Nisar, W. D. Niu, Y. Niu, C. Normand, S. L. Olsen, Q. Ouyang, S. Pacetti, X. Pan, Y. Pan, A. Pathak, Y. P. Pei, M. Pelizaeus, H. P. Peng, X. J. Peng, K. Peters, K. Petridis, J. L. Ping, R. G. Ping, S. Plura, V. Prasad, F. Z. Qi, H. R. Qi, M. Qi, S. Qian, W. B. Qian, C. F. Qiao, J. H. Qiao, J. J. Qin, J. L. Qin, L. Q. Qin, L. Y. Qin, P. B. Qin, X. P. Qin, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, Z. H. Qu, J. Rademacker, C. F. Redmer, A. Rivetti, M. Rolo, G. Rong, S. S. Rong, F. Rosini, Ch. Rosner, M. Q. Ruan, N. Salone, A. Sarantsev, Y. Schelhaas, K. Schoenning, M. Scodeggio, W. Shan, X. Y. Shan, Z. J. Shang, J. F. Shangguan, L. G. Shao, M. Shao, C. P. Shen, H. F. Shen, W. H. Shen, X. Y. Shen, B. A. Shi, H. Shi, J. L. Shi, J. Y. Shi, S. Y. Shi, X. Shi, H. L. Song, J. J. Song, M. H. Song, T. Z. Song, W. M. Song, Y. X. Song, Zirong Song, S. Sosio, S. Spataro, S. Stansilaus, F. Stieler, S. S. Su, G. B. Sun, G. X. Sun, H. Sun, H. K. Sun, J. F. Sun, K. Sun, L. Sun, R. Sun, S. S. Sun, T. Sun, Y. C. Sun, Y. H. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. Q. Sun, Z. T. Sun, C. J. Tang, G. Y. Tang, J. Tang, J. J. Tang, L. F. Tang, Y. A. Tang, L. Y. Tao, M. Tat, J. X. Teng, J. Y. Tian, W. H. Tian, Y. Tian, Z. F. Tian, I. Uman, B. Wang, B. Wang, Bo Wang, C. Wang, C. Wang, Cong Wang, D. Y. Wang, H. J. Wang, J. Wang, J. J. Wang, J. P. Wang, K. Wang, L. L. Wang, L. W. Wang, M. Wang, M. Wang, N. Y. Wang, S. Wang, S. Wang, T. Wang, T. J. Wang, W. Wang, W. P. Wang, X. Wang, X. F. Wang, X. L. Wang, X. N. Wang, Xin Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. F. Wang, Y. H. Wang, Y. J. Wang, Y. L. Wang, Y. N. Wang, Y. N. Wang, Yaqian Wang, Yi Wang, Yuan Wang, Z. Wang, Z. Wang, Z. L. Wang, Z. Q. Wang, Z. Y. Wang, Ziyi Wang, D. Wei, D. H. Wei, H. R. Wei, F. Weidner, S. P. Wen, U. Wiedner, G. Wilkinson, M. Wolke, J. F. Wu, L. H. Wu, L. J. Wu, L. J. Wu, Lianjie Wu, S. G. Wu, S. M. Wu, X. Wu, Y. J. Wu, Z. Wu, L. Xia, B. H. Xiang, D. Xiao, G. Y. Xiao, H. Xiao, Y. L. Xiao, Z. J. Xiao, C. Xie, K. J. Xie, Y. Xie, Y. G. Xie, Y. H. Xie, Z. P. Xie, T. Y. Xing, C. J. Xu, G. F. Xu, H. Y. Xu, M. Xu, Q. J. Xu, Q. N. Xu, T. D. Xu, X. P. Xu, Y. Xu, Y. C. Xu, Z. S. Xu, F. Yan, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, W. H. Yan, W. P. Yan, X. Q. Yan, H. J. Yang, H. L. Yang, H. X. Yang, J. H. Yang, R. J. Yang, Y. Yang, Y. H. Yang, Y. Q. Yang, Y. Z. Yang, Z. P. Yao, M. Ye, M. H. Ye, Z. J. Ye, Junhao Yin, Z. Y. You, B. X. Yu, C. X. Yu, G. Yu, J. S. Yu, L. W. Yu, T. Yu, X. D. Yu, Y. C. Yu, Y. C. Yu, C. Z. Yuan, H. Yuan, J. Yuan, J. Yuan, L. Yuan, M. K. Yuan, S. H. Yuan, Y. Yuan, C. X. Yue, Ying Yue, A. A. Zafar, F. R. Zeng, S. H. Zeng, X. Zeng, Yujie Zeng, Y. J. Zeng, Y. C. Zhai, Y. H. Zhan, Shunan Zhang, B. L. Zhang, B. X. Zhang, D. H. Zhang, G. Y. Zhang, G. Y. Zhang, H. Zhang, H. Zhang, H. C. Zhang, H. H. Zhang, H. Q. Zhang, H. R. Zhang, H. Y. Zhang, J. Zhang, J. J. Zhang, J. L. Zhang, J. Q. Zhang, J. S. Zhang, J. W. Zhang, J. X. Zhang, J. Y. Zhang, J. Z. Zhang, Jianyu Zhang, L. M. Zhang, Lei Zhang, N. Zhang, P. Zhang, Q. Zhang, Q. Y. Zhang, R. Y. Zhang, S. H. Zhang, Shulei Zhang, X. M. Zhang, X. Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, Y. T. Zhang, Y. H. Zhang, Y. P. Zhang, Z. D. Zhang, Z. H. Zhang, Z. L. Zhang, Z. L. Zhang, Z. X. Zhang, Z. Y. Zhang, Z. Y. Zhang, Z. Z. Zhang, Zh. Zh. Zhang, G. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, L. Zhao, L. Zhao, M. G. Zhao, S. J. Zhao, Y. B. Zhao, Y. L. Zhao, Y. X. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, B. M. Zheng, J. P. Zheng, W. J. Zheng, X. R. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, C. Zhong, H. Zhou, J. Q. Zhou, S. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, Y. X. Zhou, Y. Z. Zhou, A. N. Zhu, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, K. S. Zhu, L. Zhu, L. X. Zhu, S. H. Zhu, T. J. Zhu, W. D. Zhu, W. J. Zhu, W. Z. Zhu, Y. C. Zhu, Z. A. Zhu, X. Y. Zhuang, J. H. Zou, J. Zu

Institutions: Institute of High Energy Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Budker Institute of Nuclear Physics, Uppsala University, Zhengzhou University, Johannes Gutenberg University Mainz, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, University of Turin, University of Science and Technology of China, Southeast University, Joint Institute for Nuclear Research, Peking University, University of Chinese Academy of Sciences, National Centre for Nuclear Research, Mongolian Academy of Sciences, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara, Carnegie Mellon University, University of Münster, Wuhan University, Lanzhou University, Istinye University, Nankai University, China University of Geosciences, Soochow University, Henan University, Nanjing University, Tsinghua University, Fudan University, Institute of Modern Physics, Guangxi University of Science and Technology, Sun Yat-sen University, North China Electric Power University, Chung-Ang University, University of Bristol, Yunnan University, Helmholtz Institute Mainz, Ruhr University Bochum, University of South China, Liaoning University, Inner Mongolia University, Henan Normal University, Università degli Studi del Piemonte Orientale “Amedeo Avogadro”, University of Ferrara, University of Manchester, University of Oxford, GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research, Jilin University, Nanjing Normal University, Shandong University, Shandong Normal University, Indiana University, University of Hawaiʻi at Mānoa, University of Hawaii System, Suranaree University of Technology, South China Normal University, University of the Punjab, Huangshan University, University of Jinan, University of Tarapacá, University of Groningen, Justus-Liebig-Universität Gießen, Qufu Normal University, Renmin University of China, Hebei University, Hunan University, China Center of Advanced Science and Technology, Sichuan University, Guangxi Normal University, Liaoning Normal University, Shanxi University, Central China Normal University, Guangxi University, Henan University of Science and Technology, Henan University of Technology, Central South University, Zhejiang University, COMSATS University Islamabad, University of Perugia, Hunan Normal University, Hangzhou Normal University, Shanghai Jiao Tong University, Near East University, Beihang University, Yantai University, Hengyang Normal University, Shanxi Normal University, University of Science and Technology Liaoning

Language: English

Topic: Particle physics theoretical and experimental studies

Subfield: Nuclear and High Energy Physics

Field: Physics and Astronomy

Domain: Physical Sciences

Open Access status: hybrid

Funders: U.S. Department of Energy, Deutsche Forschungsgemeinschaft, National Natural Science Foundation of China, National Research Foundation of Korea, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, National Science and Technology Development Agency, Narodowe Centrum Nauki, Vetenskapsrådet, Kalkinma Bakanliği, CAS Center for Excellence in Particle Physics, Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology, Science and Technology Facilities Council, European Research Council, Instituto Nazionale di Fisica Nucleare, National Key Research and Development Program of China

OpenAlex ID: W4415954370