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A mechanism of baryogenesis and dark matter production via B meson oscillations and decays has recently been proposed to explain the observed dark matter abundance and matter-antimatter asymmetry in the universe. This mechanism introduces a low-mass dark sector particle (ψD) with a nonzero baryonic charge. We present a search for this new state in B+→Λc+ψD decays using data collected at the ϒ(4S) resonance by the BABAR detector at SLAC, corresponding to an integrated luminosity of 431.0 fb-1. The search leverages the full reconstruction of the B- meson in ϒ(4S)→B+B- decays, accompanied by the reconstruction of a Λc+, to infer the presence of ψD. No significant signal is observed, and limits on the B+→Λc+ψD branching fraction are set at the level of 1.6×10-4 at 90% confidence level for 0.94<2.99 GeV. These results set strong constraints on the parameter space allowed by B-meson baryogenesis.
Lees, J.P., Poireau, V., Tisserand, V., Grauges, E., Palano, A., Eigen, G., et al. (2025). Search for baryogenesis and dark matter in B+ → Λc+ +invisible decays. PHYSICAL REVIEW D, 111(3), 1-7.
Search for baryogenesis and dark matter in B+ → Λc+ +invisible decays
Lees J. P.;Poireau V.;Tisserand V.;Grauges E.;Palano A.;Eigen G.;Brown D. N.;Kolomensky Y. G.;Fritsch M.;Koch H.;Cheaib R.;Hearty C.;Mattison T. S.;McKenna J. A.;So R. Y.;Blinov V. E.;Buzykaev A. R.;Druzhinin V. P.;Kozyrev E. A.;Kravchenko E. A.;Serednyakov S. I.;Skovpen Y. I.;Solodov E. P.;Todyshev K. Y.;Lankford A. J.;Dey B.;Gary J. W.;Long O.;Eisner A. M.;Lockman W. S.;Panduro Vazquez W.;Chao D. S.;Cheng C. H.;Echenard B.;Flood K. T.;Hitlin D. G.;Li Y.;Lin D. X.;Middleton S.;Miyashita T. S.;Ongmongkolkul P.;Oyang J.;Porter F. C.;Rohrken M.;Meadows B. T.;Sokoloff M. D.;Smith J. G.;Wagner S. R.;Bernard D.;Verderi M.;Bettoni D.;Bozzi C.;Calabrese R.;Cibinetto G.;Fioravanti E.;Garzia I.;Luppi E.;Santoro V.;Calcaterra A.;De Sangro R.;Finocchiaro G.;Martellotti S.;Patteri P.;Peruzzi I. M.;Piccolo M.;Rotondo M.;Zallo A.;Passaggio S.;Patrignani C.;Shuve B. J.;Lacker H. M.;Bhuyan B.;Mallik U.;Chen C.;Cochran J.;Prell S.;Gritsan A. V.;Arnaud N.;Davier M.;Le Diberder F.;Lutz A. M.;Wormser G.;Lange D. J.;Wright D. M.;Coleman J. P.;Hutchcroft D. E.;Payne D. J.;Touramanis C.;Bevan A. J.;Bona M.;Di Lodovico F.;Cowan G.;Banerjee S.;Brown D. N.;Davis C. L.;Denig A. G.;Gradl W.;Griessinger K.;Hafner A.;Schubert K. R.;Barlow R. J.;Lafferty G. D.;Cenci R.;Jawahery A.;Roberts D. A.;Cowan R.;Robertson S. H.;Seddon R. M.;Neri N.;Palombo F.;Cremaldi L.;Godang R.;Summers D. J.;De Nardo G.;Sciacca C.;Jessop C. P.;Losecco J. M.;Honscheid K.;Gaz A.;Margoni M.;Simi G.;Simonetto F.;Stroili R.;Akar S.;Ben-Haim E.;Bomben M.;Bonneaud G. R.;Calderini G.;Chauveau J.;Marchiori G.;Ocariz J.;Biasini M.;Manoni E.;Rossi A.;Batignani G.;Bettarini S.;Carpinelli M.;Casarosa G.;Chrzaszcz M.;Forti F.;Giorgi M. A.;Lusiani A.;Oberhof B.;Paoloni E.;Rama M.;Rizzo G.;Walsh J. J.;Zani L.;Smith A. J. S.;Anulli F.;Faccini R.;Ferrarotto F.;Ferroni F.;Pilloni A.;Bunger C.;Dittrich S.;Grunberg O.;Leddig T.;Voss C.;Waldi R.;Adye T.;Wilson F. F.;Emery S.;Vasseur G.;Aston D.;Cartaro C.;Convery M. R.;Dunwoodie W.;Ebert M.;Field R. C.;Fulsom B. G.;Graham M. T.;Hast C.;Kim P.;Luitz S.;Macfarlane D. B.;Muller D. R.;Neal H.;Ratcliff B. N.;Roodman A.;Sullivan M. K.;Va'Vra J.;Wisniewski W. J.;Purohit M. V.;Wilson J. R.;Sekula S. J.;Ahmed H.;Tasneem N.;Bellis M.;Burchat P. R.;Puccio E. M. T.;Ernst J. A.;Gorodeisky R.;Guttman N.;Peimer D. R.;Soffer A.;Spanier S. M.;Ritchie J. L.;Izen J. M.;Lou X. C.;Bianchi F.;De Mori F.;Filippi A.;Lanceri L.;Vitale L.;Martinez-Vidal F.;Oyanguren A.;Albert J.;Beaulieu A.;Bernlochner F. U.;King G. J.;Kowalewski R.;Lueck T.;Miller C.;Nugent I. M.;Roney J. M.;Sobie R. J.;Gershon T. J.;Harrison P. F.;Latham T. E.;Wu S. L.
2025
Abstract
A mechanism of baryogenesis and dark matter production via B meson oscillations and decays has recently been proposed to explain the observed dark matter abundance and matter-antimatter asymmetry in the universe. This mechanism introduces a low-mass dark sector particle (ψD) with a nonzero baryonic charge. We present a search for this new state in B+→Λc+ψD decays using data collected at the ϒ(4S) resonance by the BABAR detector at SLAC, corresponding to an integrated luminosity of 431.0 fb-1. The search leverages the full reconstruction of the B- meson in ϒ(4S)→B+B- decays, accompanied by the reconstruction of a Λc+, to infer the presence of ψD. No significant signal is observed, and limits on the B+→Λc+ψD branching fraction are set at the level of 1.6×10-4 at 90% confidence level for 0.94<2.99 GeV. These results set strong constraints on the parameter space allowed by B-meson baryogenesis.
Lees, J.P., Poireau, V., Tisserand, V., Grauges, E., Palano, A., Eigen, G., et al. (2025). Search for baryogenesis and dark matter in B+ → Λc+ +invisible decays. PHYSICAL REVIEW D, 111(3), 1-7.
Lees, J. P.; Poireau, V.; Tisserand, V.; Grauges, E.; Palano, A.; Eigen, G.; Brown, D. N.; Kolomensky, Y. G.; Fritsch, M.; Koch, H.; Cheaib, R.; Heart...espandi
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