Search for Production of Invisible Final States in Single-Photon Decays of Gamma(1S)

del Amo, Sanchez P.; Lees, J. P.; Poireau, V.; Prencipe, E.; Tisserand, V.; Garra Tico, J.; Grauges, E.; Martinelli, M.; Milanes, D. A.; Palano, A.; Pappagallo, M.; Eigen, G.; Stugu, B.; Sun, L.; Brown, D. N.; Chistiakova, M. V.; Jensen, F.; Kerth, L. T.; Kolomensky Yu, G.; Lynch, G.; Osipenkov, I. L.; Koch, H.; Schroeder, T.; Asgeirsson, D. J.; Hearty, C.; Mattison, T. S.; Mckenna, J. A.; Khan, A.; Randle Conde, A.; Blinov, V. E.; Buzykaev, A. R.; Druzhinin, V. P.; Golubev, V. B.; Kravchenko, E. A.; Onuchin, A. P.; Serednyakov, S. I.; Skovpen Yu, I.; Solodov, E. P.; Todyshev K., Yu; Yushkov, A. N.; Bondioli, M.; Curry, S.; Kirkby, D.; Lankford, A. J.; Mandelkern, M.; Martin, E. C.; Stoker, D. P.; Atmacan, H.; Gary, J. W.; Liu, F.; Long, O.; Vitug, G. M.; Campagnari, C.; Hong, T. M.; Kovalskyi, D.; Richman, J. D.; West, C.; Eisner, A. M.; Heusch, C. A.; Kroseberg, J.; Lockman, W. S.; Martinez, A. J.; Schalk, T.; Schumm, B. A.; Seiden, A.; Winstrom, L. O.; Cheng, C. H.; Doll, D. A.; Echenard, B.; Hitlin, D. G.; Ongmongkolkul, P.; Porter, F. C.; Rakitin, A. Y.; Andreassen, R.; Dubrovin, M. S.; Mancinelli, G.; Meadows, B. T.; Sokoloff, M. D.; Bloom, P. C.; Ford, W. T.; Gaz, A.; Nagel, M.; Nauenberg, U.; Smith, J. G.; Wagner, S. R.; Ayad, R.; Toki, W. H.; Jasper, H.; Karbach, T. M.; Petzold, A.; Spaan, B.; Kobel, M. J.; Schubert, K. R.; Schwierz, R.; Bernard, D.; Verderi, M.; Clark, P. J.; Playfer, S.; Watson, J. E.; Andreotti, M.; Bettoni, D.; Bozzi, C.; Calabrese, R.; Cecchi, A.; Cibinetto, G.; Fioravanti, E.; Franchini, P.; Garzia, I.; Luppi, E.; Munerato, M.; Negrini, M.; Petrella, A.; Piemontese, L.; Baldini Ferroli, R.; Calcaterra, A.; de Sangro, R.; Finocchiaro, G.; Nicolaci, M.; Pacetti, S.; Patteri, P.; Peruzzi, I. M.; Piccolo, M.; Rama, M.; Zallo, A.; Contri, R.; Guido, E.; Lo Vetere, M.; Monge, M. R.; Passaggio, S.; Patrignani, C.; Robutti, E.; Tosi, S.; Bhuyan, B.; Prasad, V.; Lee, C. L.; Morii, M.; Adametz, A.; Marks, J.; Uwer, U.; Bernlochner, F. U.; Ebert, M.; Lacker, H. M.; Lueck, T.; Volk, A.; Dauncey, P. D.; Tibbetts, M.; Behera, P. K.; Mallik, U.; Chen, C.; Cochran, J.; Crawley, H. B.; Dong, L.; Meyer, W. T.; Prell, S.; Rosenberg, E. I.; Rubin, A. E.; Gritsan, A. V.; Guo, Z. J.; Arnaud, N.; Davier, M.; Derkach, D.; Firmino, da Costa J.; Grosdidier, G.; Le Diberder, F.; Lutz, A. M.; Malaescu, B.; Perez, A.; Roudeau, P.; Schune, M. H.; Serrano, J.; Sordini, V.; Stocchi, A.; Wang, L.; Wormser, G.; Lange, D. J.; Wright, D. M.; Bingham, I.; Chavez, C. A.; Coleman, J. P.; Fry, J. R.; Gabathuler, E.; Gamet, R.; Hutchcroft, D. E.; Payne, D. J.; Touramanis, C.; Bevan, A. J.; Di Lodovico, F.; Sacco, R.; Sigamani, M.; Cowan, G.; Paramesvaran, S.; Wren, A. C.; Brown, D. N.; Davis, C. L.; Denig, A. G.; Fritsch, M.; Gradl, W.; Hafner, A.; Alwyn, K. E.; Bailey, D.; Barlow, R. J.; Jackson, G.; Lafferty, G. D.; Anderson, J.; Cenci, R.; Jawahery, A.; Roberts, D. A.; Simi, G.; Tuggle, J. M.; Dallapiccola, C.; Salvati, E.; Cowan, R.; Dujmic, D.; Sciolla, G.; Zhao, M.; Lindemann, D.; Patel, P. M.; Robertson, S. H.; Schram, M.; Biassoni, P.; Lazzaro, A.; Lombardo, V.; Palombo, F.; Stracka, S.; Cremaldi, L.; Godang, R.; Kroeger, R.; Sonnek, P.; Summers, D. J.; Nguyen, X.; Simard, M.; Taras, P.; De Nardo, G.; Monorchio, D.; Onorato, G.; Sciacca, C.; Raven, G.; Snoek, H. L.; Jessop, C. P.; Knoepfel, K. J.; Losecco, J. M.; Wang, W. F.; Corwin, L. A.; Honscheid, K.; Kass, R.; Morris, J. P.; Blount, N. L.; Brau, J.; Frey, R.; Igonkina, O.; Kolb, J. A.; Rahmat, R.; Sinev, N. B.; Strom, D.; Strube, J.; Torrence, E.; Castelli, G.; Feltresi, E.; Gagliardi, N.; Margoni, M.; Morandin, M.; Posocco, M.; Rotondo, M.; Simonetto, F.; Stroili, R.; Ben Haim, E.; Bonneaud, G. R.; Briand, H.; Calderini, Giovanni; Chauveau, J.; Hamon, O.; Leruste, Ph; Marchiori, G.; Ocariz, J.; Prendki, J.; Sitt, S.; Biasini, M.; Manoni, E.; Rossi, A.; Angelini, Carlo; Batignani, Giovanni; Bettarini, Stefano; Carpinelli, M.; Casarosa, G.; Cervelli, Alberto; Forti, Francesco; Giorgi, Marcello; Lusiani, A.; Neri, N.; Paoloni, Eugenio; Rizzo, Giuliana; Walsh, J. J.; Lopes, Pegna D.; Lu, C.; Olsen, J.; Smith, A. J. S.; Telnov, A. V.; Anulli, F.; Baracchini, E.; Cavoto, G.; Faccini, R.; Ferrarotto, F.; Ferroni, F.; Gaspero, M.; Li Gioi, L.; Mazzoni, M. A.; Piredda, G.; Renga, F.; Hartmann, T.; Leddig, T.; Schroeder, H.; Waldi, R.; Adye, T.; Franek, B.; Olaiya, E. O.; Wilson, F. F.; Emery, S.; Hamel, de Monchenault G.; Vasseur, G.; Yeche, Ch; Zito, M.; Allen, M. T.; Aston, D.; Bard, D. J.; Bartoldus, R.; Benitez, J. F.; Cartaro, C.; Convery, M. R.; Dorfan, J.; Dubois Felsmann, G. P.; Dunwoodie, W.; Field, R. C.; Franco, Sevilla M.; Fulsom, B. G.; Gabareen, A. M.; Graham, M. T.; Grenier, P.; Hast, C.; Innes, W. R.; Kelsey, M. H.; Kim, H.; Kim, P.; Kocian, M. L.; Leith, D. W. G. S.; Li, S.; Lindquist, B.; Luitz, S.; Luth, V.; Lynch, H. L.; Macfarlane, D. B.; Marsiske, H.; Muller, D. R.; Neal, H.; Nelson, S.; O'Grady, C. P.; Ofte, I.; Perl, M.; Pulliam, T.; Ratcliff, B. N.; Roodman, A.; Salnikov, A. A.; Santoro, V.; Schindler, R. H.; Schwiening, J.; Snyder, A.; Su, D.; Sullivan, M. K.; Sun, S.; Suzuki, K.; Thompson, J. M.; Va'Vra, J.; Wagner, A. P.; Weaver, M.; Wisniewski, W. J.; Wittgen, M.; Wright, D. H.; Wulsin, H. W.; Yarritu, A. K.; Young, C. C.; Ziegler, V.; Chen, X. R.; Park, W.; Purohit, M. V.; White, R. M.; Wilson, J. R.; Sekula, S. J.; Bellis, M.; Burchat, P. R.; Edwards, A. J.; Miyashita, T. S.; Ahmed, S.; Alam, M. S.; Ernst, J. A.; Pan, B.; Saeed, M. A.; Zain, S. B.; Guttman, N.; Soffer, A.; Lund, P.; Spanier, S. M.; Eckmann, R.; Ritchie, J. L.; Ruland, A. M.; Schilling, C. J.; Schwitters, R. F.; Wray, B. C.; Izen, J. M.; Lou, X. C.; Bianchi, F.; Gamba, D.; Pelliccioni, M.; Bomben, M.; Lanceri, L.; Vitale, L.; Lopez March, N.; Martinez Vidal, F.; Oyanguren, A.; Albert, J.; Banerjee, Sw; Choi, H. H. F.; Hamano, K.; King, G. J.; Kowalewski, R.; Lewczuk, M. J.; Lindsay, C.; Nugent, I. M.; Roney, J. M.; Sobie, R. J.; Gershon, T. J.; Harrison, P. F.; Latham, T. E.; Puccio, E. M. T.; Band, H. R.; Dasu, S.; Flood, K. T.; Pan, Y.; Prepost, R.; Vuosalo, C. O.; S. L., Wu

doi:10.1103/PhysRevLett.107.021804

We search for single-photon decays of the Gamma(1S) resonance, Gamma -> gamma + invisible, where the invisible state is either a particle of definite mass, such as a light Higgs boson A(0), or a pair of dark matter particles, chi(chi) over bar. Both A(0) and chi are assumed to have zero spin. We tag Gamma(1S) decays with a dipion transition Gamma(1S) -> pi(+)pi Y-(1S) and look for events with a single energetic photon and significant missing energy. We find no evidence for such processes in the mass range m(A0) <= 9.2 GeV and m(chi) <= 4.5 GeV in the sample of 98 x 10(6) Gamma(2S) decays collected with the BABAR detector and set stringent limits on new physics models that contain light dark matter states.