Search for an axion-like particle in radiative J/ψ decays
M. Ablikim(Institute of High Energy Physics), М. Н. Ачасов(Novosibirsk State University), P. Adlarson(Uppsala University), R. Aliberti(Johannes Gutenberg University Mainz), A. Amoroso(University of Turin), M. R. An(Liaoning Normal University), Q. An(University of Science and Technology of China), Y. Bai(Southeast University), O. Bakina(Joint Institute for Nuclear Research), R. Baldini Ferroli(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), I. Balossino(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), Y. Ban(Peking University), V. Batozskaya(National Centre for Nuclear Research), D. Becker(Johannes Gutenberg University Mainz), K. Begzsuren(Institute of Physics and Technology), N. Berger(Johannes Gutenberg University Mainz), M. Bertani(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), D. Bettoni(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), F. Bianchi(University of Turin), E. Bianco(University of Turin), J. Bloms, A. Bortone, I. Boyko(University of Turin), R. A. Briere(Johannes Gutenberg University Mainz), A. Brueggemann, H. Cai(University of Turin), X. Cai, A. Calcaterra, G. F. Cao, N. Cao(University of Turin), S. A. Çetin, J. F. Chang, T. T. Chang(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), W. L. Chang, G. R. Che, G. Chelkov(Johannes Gutenberg University Mainz), C. Chen(University of Turin), Chao Chen, G. Chen(Johannes Gutenberg University Mainz), H.S. Chen, M.L. Chen, S.J. Chen, S.M. Chen, T. Chen(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), X.R. Chen, X.T. Chen, Y.B. Chen(Peking University), Y.Q. Chen, Z.J. Chen, W.S. Cheng, S.-K. Choi(National Centre for Nuclear Research), X. Chu, G. Cibinetto(Johannes Gutenberg University Mainz), S. C. Coen, F. Cossio(University of Turin), J. J. Cui, H.L. Dai, J. P. Dai, A. Dbeyssi, R. E. de Boer(Institute of Physics and Technology), D. Dedovich(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denysenko(University of Turin), M. Destefanis(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), F. De Mori(University of Turin), Y. Ding(National Centre for Nuclear Research), Y. Ding, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, X. Dong, S. X. Du, Z. H. Duan(Uppsala University), P. Egorov, Y. L. Fan, J. Fang(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), S. S. Fang, Wenxing Fang(National Centre for Nuclear Research), Y. Fang(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), R. Farinelli(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), L. Fava(University of Turin), F. Feldbauer(Johannes Gutenberg University Mainz), G. Felici, C. Q. Feng, J. H. Feng(Institute of Physics and Technology), K. Fischer(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Fritsch(University of Turin), C. Fritzsch, C. D. Fu, Y. W. Fu(University of Turin), He Gao, Yang Gao, Yang Gao(Institute of Physics and Technology), S. Garbolino(University of Turin), I. Garzia(Johannes Gutenberg University Mainz), P. T. Ge(Johannes Gutenberg University Mainz), Z. W. Ge(University of Turin), C. Geng, E. Gersabeck, A. Gilman(Institute of Physics and Technology), K. Goetzen(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Greco, M. H. Gu, Y. T. Gu, C. Y. Guan, Z. L. Guan, A. Q. Guo, L. B. Guo, R. P. Guo, Y. P. Guo, A. Guskov(University of Turin), H. X.T., W. Y. Han, X. Q. Hao, F. A. Harris, K. K. He, K. L. He, F. H. Heinsius(University of Turin), C. H. Heinz, Y. K. Heng(University of Turin), C. Herold(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), T. Holtmann, P. C. Hong, G. Y. Hou, Y. R. Hou, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), J. F. Hu(National Centre for Nuclear Research), Y. Hu, G. S. Huang, K. X. Huang, L. Q. Huang, X. T. Huang, Yung-yu Huang(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), T. Hussain(University of Turin), N. Hüsken, W. Imoehl(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Irshad, P. Jackson(Institute of Physics and Technology), S. Jaeger(Institute of Physics and Technology), S. Janchiv, J. H. Jeong(University of Science and Technology of China), Q. P. Ji, Q. P. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, Y. Y. Ji, Z. Jiao, P. C. Jiang(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), S. S. Jiang, T. J. Jiang, X. S. Jiang(National Centre for Nuclear Research), Y. Jiang, J. B. Jiao(Institute of Physics and Technology), Z. Jiao(Institute of Physics and Technology), S. Jin(National Centre for Nuclear Research), Y. Jin, M. Q. Jing(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), T. Johansson(Institute of Physics and Technology), X. K.(Institute of Physics and Technology), S. Kabana(University of Turin), N. Kalantar-Nayestanaki, X. L. Kang, X. S. Kang(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), R. Kappert(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Kavatsyuk(Johannes Gutenberg University Mainz), B. C. Ke, A. Khoukaz(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), R. Kiuchi(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), R. Kliemt(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), L. Koch(Joint Institute for Nuclear Research), O. B. Kolcu(University of Turin), B. Kopf(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Kuessner, A. Kupść, W. Kühn, J. J. Lane, J. S. Lange(Uppsala University), P. Larin, A. Lavania(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), L. Lavezzi(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), T. T. Lei, Z. H. Lei(University of Turin), H. Leithoff(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Lellmann(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), T. Lenz(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), C. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), C. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), C.H. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Cheng Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Dongxu Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), F. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), G. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), H. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), H.B. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), H.J. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), H.N. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Hui Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), J.R. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), J.S. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), J.W. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Ke Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), L.J. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), L.K. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Lei Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M.H. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), P. R. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), S.X. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), S.Y. Li(Johannes Gutenberg University Mainz), T. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), W.D. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), W.G. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), X.H. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), X.L. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Xiaoyu Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Y.G. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Z.J. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Z.X. Li(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Z.Y. Li(University of Turin), C. Liang(University of Turin), H. Liang(University of Turin), H. Liang(University of Turin), H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, G. R. Liao, L. Z. Liao, J. Libby, A. Limphirat, D. X. Lin(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), T. Lin, B.X. Liu, B.J. Liu(University of Turin), C. Liu, C.X. Liu(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), D. Liu, F.H. Liu, Fang Liu, Feng Liu, G.M. Liu(University of Turin), H. Liu, H.B. Liu, H.M. Liu, Huanhuan Liu, Huihui Liu, J.B. Liu, Junnan Liu, J.Y. Liu(Institute of Physics and Technology), Ke Liu, K.Y. Liu(Johannes Gutenberg University Mainz), Ke Liu(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), Leilei Liu, L.C. Liu, Lu Liu, M.H. Liu, P.L. Liu(University of Science and Technology of China), Q. Liu, S.B. Liu(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), T.S. Liu, W.K. Liu, W.M. Liu, X. Liu(National Centre for Nuclear Research), Y. Liu(Peking University), Y.B. Liu, Z.A. Liu, Z.Q. Liu, X.C. Lou, F. X. Lu, H. Lu, J. Lu, X. L. Lu(National Centre for Nuclear Research), Y. Lu, Yi Lu, Z. H. Lu, C. L. Luo, M. X. Luo(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), T. Luo, X. L. Luo, X. R. Lyu, Y. F. Lyu(Institute of High Energy Physics), F. C. Ma(Institute of High Energy Physics), H. L.(Institute of High Energy Physics), Jinglu Ma(Institute of High Energy Physics), L.L. Ma(Institute of High Energy Physics), Meiyu Ma(Institute of High Energy Physics), Q. M. Ma(Institute of High Energy Physics), R. Q. Ma(Institute of High Energy Physics), R. Ma(Institute of High Energy Physics), X.Y. Ma(Institute of High Energy Physics), Y. Ma(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), F. E. Maas(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Maggiora(Institute of Physics and Technology), S. Maldaner(Institute of Physics and Technology), S. Malde, A. Mangoni, Y. J. Mao, Z. P. Mao(Institute of Physics and Technology), S. Marcello, Z. X. Meng, J. G. Messchendorp(Johannes Gutenberg University Mainz), G. Mezzadri(University of Turin), H. Miao, T. J. Min(Institute of Physics and Technology), R. E. Mitchell(University of Turin), X. H. Mo, N. Yu. Muchnoi(National Centre for Nuclear Research), Y. Nefedov(University of Turin), F. Nerling(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), I. B. Nikolaev(Institute of Physics and Technology), Z. Ning(Institute of Physics and Technology), S. Nisar(National Centre for Nuclear Research), Yunyun Niu, S. L. Olsen(University of Science and Technology of China), Q. Ouyang(Institute of Physics and Technology), S. Pacetti, X. Pan(National Centre for Nuclear Research), Y. Pan, A. Pathak, Y. P. Pei(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Pelizaeus, H. P. Peng(Institute of Physics and Technology), Κ. Peters, J. L. Ping(Johannes Gutenberg University Mainz), R. G. Ping(Institute of Physics and Technology), S. Plura(Institute of Physics and Technology), S. Pogodin(National Centre for Nuclear Research), V. Prasad, F. Z. Qi(University of Turin), H. R. Qi, H. R. Qi(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Qi, T. Y. Qi(Institute of Physics and Technology), S. Qian, W. B. Qian, C. F. Qiao, J. J. Qin, L. Q. Qin, X. P. Qin, X. S. Qin, H. R. Qi, J. F. Qiu, S. Q. Qu, C. F. Redmer(Institute of Physics and Technology), K. J. Ren, A. Rivetti(National Centre for Nuclear Research), V. Rodin(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Rolo(Johannes Gutenberg University Mainz), G. Rong(University of Turin), Ch. Rosner, S. N. Ruan, A. Sarantsev(National Centre for Nuclear Research), Y. Schelhaas(Institute of Physics and Technology), K. Schoenning(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Scodeggio, K. Y. Shan, W. Shan, X. Y. Shan, J. F. Shangguan, L. G. Shao(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Shao, C. P. Shen, H. F. Shen, W. H. Shen, X. Y. Shen(National Centre for Nuclear Research), B. A. Shi, H. Shi, J. Y. Shi, Q. Q. Shi(Uppsala University), R. S. Shi, X. Shi, J. J. Song, T. Z. Song, W. M. Song, Y. X. Song(Institute of Physics and Technology), S. Sosio(Institute of Physics and Technology), S. Spataro(University of Turin), F. Stieler(Institute of Physics and Technology), Y. J. Su, G. B. Sun, G. X. Sun(University of Turin), H. K. Sun, H. K. Sun, J. F. Sun(Institute of Physics and Technology), K. Sun(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), L. Sun(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), S. S. Sun(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), Tao Sun, W. Y. Sun(National Centre for Nuclear Research), Y. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. T. Sun(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Y. X. Tan, C. J. Tang, G. Y. Tang, J. Tang(National Centre for Nuclear Research), Y. A. Tang, L. Y. Tao, Q. T. Tao(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Tat, J. X. Teng(National Centre for Nuclear Research), V. Thoren, W. H. Tian, W. H. Tian(National Centre for Nuclear Research), Y. Tian, Z. F. Tian(University of Turin), I. Uman(University of Turin), B. Wang(University of Turin), Baoxia Wang(Institute of High Energy Physics), B.L. Wang, C.W. Wang, D.Y. Wang(University of Turin), F. Wang, H.J. Wang, Huan Wang(Institute of Physics and Technology), K. Wang, L.L. Wang(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Wang, Meng Wang(Institute of Physics and Technology), S. Wang(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), T. Wang, T.J. Wang, W. Wang, W. Wang, W.H. Wang, W.P. Wang, X. Wang, X.F. Wang, X.J. Wang, X.L. Wang(National Centre for Nuclear Research), Y. Wang, Y.D. Wang, Y.F. Wang, Y.H. Wang, Y.N. Wang, Y.Q. Wang, Yaqian Wang, Yi Wang(Institute of Physics and Technology), Z. Wang, Z.L. Wang, Z.Y. Wang, Ziyi Wang(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), D. H. Wei, D. H. Wei(University of Turin), F. Weidner, S. P. Wen, Christoph Wenzel(Institute of Physics and Technology), U. Wiedner(Johannes Gutenberg University Mainz), G. Wilkinson(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Wolke(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), L. Wollenberg(University of Turin), C. Wu, J. F. Wu, L. H. Wu, L. J. Wu, X. Wu, X. Wu(National Centre for Nuclear Research), Y. Wu, Y. J. Wu(Institute of Physics and Technology), Z. Wu(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), L. Xia, X. M. Xian(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), T. Xiang(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), D. Xiao, G. Y. Xiao(University of Turin), H. Xiao, S. Y. Xiao, Y. L. Xiao, Z. J. Xiao(University of Turin), Changsheng Xie, X. H. Xie(National Centre for Nuclear Research), Y. H. Xie, Y. G. Xie, Y. H. Xie, Z. P. Xie, T. Y. Xing, C. F. Xu, Chao Xu, G. F. Xu, H.Y. Xu, Q. Xu, X. P. Xu, Yong Xu, Z. P. Xu(University of Turin), F. Yan(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, Xu Yan, H. J. Yang, H. L. Yang, H. X. Yang, Tao Yang(National Centre for Nuclear Research), Y. F. Yang, Y. F. Yang, Yifan Yang, Y. F. Yang(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Ye, M.H. Ye, J. H. Yin, Z. Y. You, B. X. Yu, C. X. Yu(Johannes Gutenberg University Mainz), Geum Bong Yu(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), T. Yu, X. D. Yu, C. Z. Yuan(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), L. Yuan, S. C. Yuan, X. Q. Yuan(National Centre for Nuclear Research), Y. Yuan, Z. Y. Yuan, C. X. Yue, A. A. Zafar, F. R. Zeng, X. Zeng(National Centre for Nuclear Research), Yanjie Zeng, X. Y. Zhai, Y. H. Zhan, Aonan Zhang(Institute of High Energy Physics), B.L. Zhang, B.X. Zhang, D.H. Zhang, G.Y. Zhang(University of Turin), H. Zhang, Hang Zhang, Hang Zhang, Hanzhuo Zhang, H.Y. Zhang, J.J. Zhang, J.L. Zhang, J. Zhang, J.W. Zhang, Jiabao Zhang, J.Y. Zhang, J.Z. Zhang, Jiawei Zhang, L.M. Zhang, Liqun Zhang, Lei Zhang(Uppsala University), P. Zhang, Q.Y. Zhang, Shuihan Zhang, Shulei Zhang, X.D. Zhang, X.M. Zhang, X.Y. Zhang, X.Y. Zhang(National Centre for Nuclear Research), Y. Zhang, Yuzhe Zhang, Yan Zhang, Yan Zhang, Yao Zhang, Zhihang Zhang, Z.L. Zhang, Z.Y. Zhang, Z.Y. Zhang(Johannes Gutenberg University Mainz), G. Zhao, J. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, Lei Zhao, Ling Zhao, M. G. Zhao, S. J. Zhao(Peking University), Y. B. Zhao, Y. X. Zhao, Z. Zhao, A. Zhemchugov(University of Turin), B. Zheng, J. P. Zheng, W. J. Zheng, Y. Zheng(University of Turin), B. Zhong, X. Zhong(University of Turin), H. Zhou, L. P. Zhou, X. R. Zhou, X. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, Y.Z. Zhou, J. Zhu(Institute of Physics and Technology), K. J. Zhu, K. J. Zhu(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara), L. Zhu, L. Zhu, S. H. Zhu, S. Q. Zhu, T. J. Zhu, W. J. Zhu, Y. C. Zhu, Z. A. Zhu, J. H. Zou, J. Zu
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Abstract
We search for an axion-like particle (ALP) a through the process ψ(3686)→π+π−J/ψ, J/ψ→γa, a→γγ in a data sample of (2.71±0.01)×109 ψ(3686) events collected by the BESIII detector. No significant ALP signal is observed over the expected background, and the upper limits on the branching fraction of the decay J/ψ→γa and the ALP-photon coupling constant gaγγ are set at 95% confidence level in the mass range of 0.165≤ma≤2.84GeV/c2. The limits on B(J/ψ→γa) range from 8.3×10−8 to 1.8×10−6 over the search region, and the constraints on the ALP-photon coupling are the most stringent to date for 0.165≤ma≤1.468GeV/c2.
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