Search for a τ+τ- Resonance in e+e- →μ+μ-τ+τ- Events with the Belle II Experiment

I. Adachi, K. Adamczyk, L. Aggarwal, H. Ahmed, H. Aihara, N. Akopov, A. Aloisio, N. Anh Ky, D. M. Asner, H. Atmacan, T. Aushev, V. Aushev, M. Aversano, V. Babu, H. Bae, S. Bahinipati, P. Bambade, Sw Banerjee, S. Bansal, M. BarrettJ. Baudot, M. Bauer, A. Baur, A. Beaubien, J. Becker, P. K. Behera, J. V. Bennett, E. Bernieri, F. U. Bernlochner, V. Bertacchi, M. Bertemes, E. Bertholet, M. Bessner, S. Bettarini, V. Bhardwaj, B. Bhuyan, F. Bianchi, T. Bilka, S. Bilokin, D. Biswas, A. Bobrov, D. Bodrov, A. Bolz, J. Borah, A. Bozek, M. Bračko, P. Branchini, T. E. Browder, A. Budano, S. Bussino, M. Campajola, L. Cao, G. Casarosa, C. Cecchi, J. Cerasoli, M. C. Chang, P. Chang, R. Cheaib, P. Cheema, V. Chekelian, Y. Q. Chen, B. G. Cheon, K. Chilikin, K. Chirapatpimol, H. E. Cho, K. Cho, S. J. Cho, S. K. Choi, S. Choudhury, D. Cinabro, J. Cochran, L. Corona, L. M. Cremaldi, S. Cunliffe, T. Czank, S. Das, F. Dattola, E. De La Cruz-Burelo, S. A. De La Motte, G. De Marino, G. De Nardo, M. De Nuccio, G. De Pietro, R. De Sangro, M. Destefanis, S. Dey, A. De Yta-Hernandez, R. Dhamija, A. Di Canto, F. Di Capua, J. Dingfelder, Z. DoleŽal, I. Domínguez Jiménez, T. V. Dong, M. Dorigo, K. Dort, D. Dossett, S. Dreyer, S. Dubey, G. Dujany, P. Ecker, M. Eliachevitch, D. Epifanov, P. Feichtinger, T. Ferber, D. Ferlewicz, T. Fillinger, C. Finck, G. Finocchiaro, A. Fodor, F. Forti, A. Frey, B. G. Fulsom, A. Gabrielli, E. Ganiev, M. Garcia-Hernandez, A. Garmash, G. Gaudino, V. Gaur, A. Gaz, A. Gellrich, G. Ghevondyan, D. Ghosh, H. Ghumaryan, G. Giakoustidis, R. Giordano, A. Giri, A. Glazov, B. Gobbo, R. Godang, O. Gogota, P. Goldenzweig, W. Gradl, T. Grammatico, S. Granderath, E. Graziani, D. Greenwald, Z. Gruberová, T. Gu, Y. Guan, K. Gudkova, J. Guilliams, S. Halder, Y. Han, T. Hara, K. Hayasaka, H. Hayashii, S. Hazra, C. Hearty, M. T. Hedges, I. Heredia De La Cruz, M. Hernández Villanueva, A. Hershenhorn, T. Higuchi, E. C. Hill, H. Hirata, M. Hoek, M. Hohmann, C. L. Hsu, T. Humair, T. Iijima, K. Inami, G. Inguglia, N. Ipsita, A. Ishikawa, S. Ito, R. Itoh, M. Iwasaki, P. Jackson, W. W. Jacobs, D. E. Jaffe, E. J. Jang, Q. P. Ji, S. Jia, Y. Jin, A. Johnson, K. K. Joo, H. Junkerkalefeld, H. Kakuno, M. Kaleta, D. Kalita, A. B. Kaliyar, J. Kandra, K. H. Kang, S. Kang, R. Karl, G. Karyan, T. Kawasaki, F. Keil, C. Ketter, C. Kiesling, C. H. Kim, D. Y. Kim, K. H. Kim, Y. K. Kim, H. Kindo, P. Kodyš, T. Koga, S. Kohani, K. Kojima, T. Konno, A. Korobov, S. Korpar, E. Kovalenko, R. Kowalewski, T. M.G. Kraetzschmar, P. KriŽan, P. Krokovny, T. Kuhr, J. Kumar, M. Kumar, R. Kumar, K. Kumara, T. Kunigo, A. Kuzmin, Y. J. Kwon, S. Lacaprara, Y. T. Lai, T. Lam, L. Lanceri, J. S. Lange, M. Laurenza, K. Lautenbach, R. Leboucher, F. R. Le Diberder, P. Leitl, D. Levit, P. M. Lewis, C. Li, L. K. Li, Y. B. Li, J. Libby, K. Lieret, Q. Y. Liu, Z. Q. Liu, D. Liventsev, S. Longo, A. Lozar, T. Lueck, C. Lyu, Y. Ma, M. Maggiora, S. P. Maharana, R. Maiti, S. Maity, R. Manfredi, E. Manoni, A. C. Manthei, M. Mantovano, D. Marcantonio, S. Marcello, C. Marinas, L. Martel, C. Martellini, A. Martini, T. Martinov, L. Massaccesi, M. Masuda, T. Matsuda, K. Matsuoka, D. Matvienko, S. K. Maurya, J. A. McKenna, R. Mehta, M. Merola, F. Metzner, M. Milesi, C. Miller, M. Mirra, K. Miyabayashi, H. Miyake, R. Mizuk, G. B. Mohanty, N. Molina-Gonzalez, S. Mondal, S. Moneta, H. G. Moser, M. Mrvar, R. Mussa, I. Nakamura, K. R. Nakamura, M. Nakao, H. Nakayama, H. Nakazawa, Y. Nakazawa, A. Narimani Charan, M. Naruki, D. Narwal, Z. Natkaniec, A. Natochii, L. Nayak, M. Nayak, G. Nazaryan, C. Niebuhr, N. K. Nisar, S. Nishida, S. Ogawa, H. Ono, Y. Onuki, P. Oskin, F. Otani, P. Pakhlov, G. Pakhlova, A. Paladino, A. Panta, E. Paoloni, S. Pardi, K. Parham, J. Park, S. H. Park, B. Paschen, A. Passeri, S. Patra, S. Paul, T. K. Pedlar, I. Peruzzi, R. Peschke, R. Pestotnik, F. Pham, M. Piccolo, L. E. Piilonen, G. Pinna Angioni, P. L.M. Podesta-Lerma, T. Podobnik, S. Pokharel, L. Polat, C. Praz, S. Prell, E. Prencipe, M. T. Prim, H. Purwar, N. Rad, P. Rados, G. Raeuber, S. Raiz, A. Ramirez Morales, M. Reif, S. Reiter, M. Remnev, I. Ripp-Baudot, G. Rizzo, L. B. Rizzuto, S. H. Robertson, D. Rodríguez Pérez, M. Roehrken, J. M. Roney, A. Rostomyan, N. Rout, G. Russo, D. Sahoo, D. A. Sanders, S. Sandilya, A. Sangal, L. Santelj, Y. Sato, V. Savinov, B. Scavino, M. Schnepf, J. Schueler, C. Schwanda, Y. Seino, A. Selce, K. Senyo, J. Serrano, M. E. Sevior, C. Sfienti, W. Shan, C. Sharma, C. P. Shen, X. D. Shi, T. Shillington, J. G. Shiu, D. Shtol, B. Shwartz, A. Sibidanov, F. Simon, J. B. Singh, J. Skorupa, R. J. Sobie, M. Sobotzik, A. Soffer, A. Sokolov, E. Solovieva, S. Spataro, B. Spruck, M. Starič, P. Stavroulakis, S. Stefkova, Z. S. Stottler, R. Stroili, J. Strube, Y. Sue, M. Sumihama, K. Sumisawa, W. Sutcliffe, S. Y. Suzuki, H. Svidras, M. Takahashi, M. Takizawa, U. Tamponi, S. Tanaka, K. Tanida, H. Tanigawa, F. Tenchini, A. Thaller, R. Tiwary, D. Tonelli, E. Torassa, N. Toutounji, K. Trabelsi, I. Tsaklidis, M. Uchida, I. Ueda, Y. Uematsu, T. Uglov, K. Unger, Y. Unno, K. Uno, S. Uno, P. Urquijo, Y. Ushiroda, S. E. Vahsen, R. Van Tonder, G. S. Varner, K. E. Varvell, A. Vinokurova, V. S. Vismaya, L. Vitale, V. Vobbilisetti, R. Volpe, A. Vossen, B. Wach, M. Wakai, H. M. Wakeling, S. Wallner, E. Wang, M. Z. Wang, X. L. Wang, Z. Wang, A. Warburton, M. Watanabe, S. Watanuki, M. Welsch, C. Wessel, E. Won, X. P. Xu, B. D. Yabsley, S. Yamada, W. Yan, S. B. Yang, H. Ye, J. Yelton, J. H. Yin, Y. M. Yook, K. Yoshihara, C. Z. Yuan, Y. Yusa, L. Zani, Y. Zhai, Y. Zhang, V. Zhilich, J. S. Zhou, Q. D. Zhou, X. Y. Zhou, V. I. Zhukova, R. Žlebčík

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

2 Scopus citations

Abstract

We report the first search for a nonstandard-model resonance decaying into τ pairs in e+e-→μ+μ-τ+τ- events in the 3.6-10 GeV/c2 mass range. We use a 62.8 fb-1 sample of e+e- collisions collected at a center-of-mass energy of 10.58 GeV by the Belle II experiment at the SuperKEKB collider. The analysis probes three different models predicting a spin-1 particle coupling only to the heavier lepton families, a Higgs-like spin-0 particle that couples preferentially to charged leptons (leptophilic scalar), and an axionlike particle, respectively. We observe no evidence for a signal and set exclusion limits at 90% confidence level on the product of cross section and branching fraction into τ pairs, ranging from 0.7 to 24 fb, and on the couplings of these processes. We obtain world-leading constraints on the couplings for the leptophilic scalar model for masses above 6.5 GeV/c2 and for the axionlike particle model over the entire mass range.

Original languageEnglish
Article number121802
JournalPhysical Review Letters
Volume131
Issue number12
DOIs
StatePublished - 22 Sep 2023
Externally publishedYes

Fingerprint

Dive into the research topics of 'Search for a τ+τ- Resonance in e+e- →μ+μ-τ+τ- Events with the Belle II Experiment'. Together they form a unique fingerprint.

Cite this