Search for an invisibly decaying $Z^prime$ boson at Belle II in $e^+ e^- o μ^+ μ^- (e^pm μ^mp)$ plus missing energy final states

Belle Ii Collaboration,; Adachi, I.; Ahlburg, P.; Aihara, H.; Akopov, N.; Aloisio, A.; Anh Ky, N.; Asner, D. M.; Atmacan, H.; Aushev, T.; Aushev, V.; Aziz, T.; Babu, V.; Baehr, S.; Bambade, P.; Banerjee, Sw.; Bansal, V.; Barrett, M.; Baudot, J.; Becker, J.; Behera, P. K.; Bennett, J. V.; Bernieri, E.; Bernlochner, F. U.; Bertemes, M.; Bessner, M.; Bettarini, S.; Bianchi, F.; Biswas, D.; Bozek, A.; Bračko, M.; Branchini, P.; Briere, R. A.; Browder, T. E.; Budano, A.; Burmistrov, L.; Bussino, S.; Campajola, M.; Cao, L.; Casarosa, G.; Cecchi, C.; Červenkov, D.; Chang, M. -C.; Cheaib, R.; Chekelian, V.; Chen, Y. Q.; Chen, Y. -T.; Cheon, B. G.; Chilikin, K.; Cho, K.; Cho, S.; Choi, S. -K.; Choudhury, S.; Cinabro, D.; Corona, L.; Cremaldi, L. M.; Cunliffe, S.; Czank, T.; Dattola, F.; De La Cruz-Burelo, E.; De Nardo, G.; De Nuccio, M.; De Pietro, G.; De Sangro, R.; Destefanis, M.; Dey, S.; De Yta-Hernandez, A.; Di Capua, F.; Doležal, Z.; Domínguez Jiménez, I.; Dong, T. V.; Dort, K.; Dossett, D.; Dubey, S.; Duell, S.; Dujany, G.; Eidelman, S.; Eliachevitch, M.; Fast, J. E.; Ferber, T.; Ferlewicz, D.; Finocchiaro, G.; Fiore, S.; Fodor, A.; Forti, F.; Fulsom, B. G.; Ganiev, E.; Garcia-Hernandez, M.; Garg, R.; Gaur, V.; Gaz, A.; Gellrich, A.; Gemmler, J.; Geßler, T.; Giordano, R.; Giri, A.; Gobbo, B.; Godang, R.; Goldenzweig, P.; Golob, B.; Gomis, P.; Gradl, W.; Graziani, E.; Greenwald, D.; Guan, Y.; Hadjivasiliou, C.; Halder, S.; Hara, T.; Hartbrich, O.; Hayasaka, K.; Hayashii, H.; Hearty, C.; Hedges, M. T.; Heredia De La Cruz, I.; Hernández Villanueva, M.; Hershenhorn, A.; Higuchi, T.; Hill, E. C.; Hoek, M.; Hsu, C. -L.; Hu, Y.; Iijima, T.; Inami, K.; Inguglia, G.; Irakkathil Jabbar, J.; Ishikawa, A.; Itoh, R.; Iwasaki, Y.; Jacobs, W. W.; Jaffe, D. E.; Jang, E. -J.; Jeon, H. B.; Jia, S.; Jin, Y.; Joo, C.; Joo, K. K.; Kahn, J.; Kakuno, H.; Kaliyar, A. B.; Kandra, J.; Karyan, G.; Kato, Y.; Kawasaki, T.; Kim, B. H.; Kim, C. -H.; Kim, D. Y.; Kim, K. -H.; Kim, S. -H.; Kim, Y. K.; Kim, Y.; Kimmel, T. D.; Kindo, H.; Kleinwort, C.; Kodyš, P.; Kohani, S.; Komarov, I.; Korpar, S.; Kovalchuk, N.; Kraetzschmar, T. M. G.; Križan, P.; Kroeger, R.; Krokovny, P.; Kuhr, T.; Kumar, J.; Kumar, M.; Kumar, R.; Kumara, K.; Kurz, S.; Kuzmin, A.; Kwon, Y. -J.; Lacaprara, S.; La Licata, C.; Lanceri, L.; Lange, J. S.; Lautenbach, K.; Lee, I. -S.; Lee, S. C.; Leitl, P.; Levit, D.; L. K., Li; Y. B., Li; Libby, J.; Lieret, K.; Li Gioi, L.; Liptak, Z.; Liu, Q. Y.; Liventsev, D.; Longo, S.; Luo, T.; Maeda, Y.; Maggiora, M.; Manoni, E.; Marcello, S.; Marinas, C.; Martini, A.; Masuda, M.; Matsuda, T.; Matsuoka, K.; Matvienko, D.; Meggendorfer, F.; Mei, J. C.; Meier, F.; Merola, M.; Metzner, F.; Milesi, M.; Miller, C.; Miyabayashi, K.; Miyake, H.; Mizuk, R.; Azmi, K.; Mohanty, G. B.; Moon, T.; Morii, T.; Moser, H. -G.; Mueller, F.; Müller, F. J.; Muller, Th.; Muroyama, G.; Mussa, R.; Nakano, E.; Nakao, M.; Nayak, M.; Nazaryan, G.; Neverov, D.; Niebuhr, C.; Nisar, N. K.; Nishida, S.; Nishimura, K.; Nishimura, M.; Oberhof, B.; Ogawa, K.; Onishchuk, Y.; Ono, H.; Onuki, Y.; Oskin, P.; Ozaki, H.; Pakhlov, P.; Pakhlova, G.; Paladino, A.; Panta, A.; Paoloni, E.; Park, H.; Paschen, B.; Passeri, A.; Pathak, A.; Paul, S.; Peruzzi, I.; Peschke, R.; Pestotnik, R.; Piccolo, M.; Piilonen, L. E.; Popov, V.; Praz, C.; Prencipe, E.; Prim, M. T.; Purohit, M. V.; Rados, P.; Rasheed, R.; Reiter, S.; Remnev, M.; Resmi, P. K.; Ripp-Baudot, I.; Ritter, M.; Rizzo, G.; Rizzuto, L. B.; Robertson, S. H.; Rodríguez Pérez, D.; Roney, J. M.; Rosenfeld, C.; Rostomyan, A.; Rout, N.; Russo, G.; Sahoo, D.; Sakai, Y.; Sandilya, S.; Sangal, A.; Santelj, L.; Sartori, P.; Sato, Y.; Savinov, V.; Scavino, B.; Schueler, J.; Schwanda, C.; Seddon, R. M.; Seino, Y.; Selce, A.; Senyo, K.; Sfienti, C.; Shen, C. P.; Shiu, J. -G.; Shwartz, B.; Sibidanov, A.; Simon, F.; Sobie, R. J.; Soffer, A.; Sokolov, A.; Solovieva, E.; Spataro, S.; Spruck, B.; Starič, M.; Stefkova, S.; Stroili, R.; Strube, J.; Sumihama, M.; Sumiyoshi, T.; Summers, D. J.; Suzuki, S. Y.; Tabata, M.; Takizawa, M.; Tamponi, U.; Tanaka, S.; Tanida, K.; Taniguchi, N.; Taras, P.; Tenchini, F.; Torassa, E.; Trabelsi, K.; Tsuboyama, T.; Uchida, M.; Unger, K.; Unno, Y.; Uno, S.; Ushiroda, Y.; Vahsen, S. E.; Van Tonder, R.; Varner, G. S.; Varvell, K. E.; Vinokurova, A.; Vitale, L.; Vossen, A.; Wakai, M.; Wakeling, H. M.; Wan Abdullah, W.; Wang, C. H.; Wang, M. -Z.; Warburton, A.; Watanabe, M.; Webb, J.; Wehle, S.; Wessel, C.; Wiechczynski, J.; Windel, H.; Won, E.; Yabsley, B.; Yamada, S.; Yan, W.; Yang, S. B.; Ye, H.; Yin, J. H.; Yonenaga, M.; Yuan, C. Z.; Yusa, Y.; Zani, L.; Zhang, Z.; Zhilich, V.; Zhou, Q. D.; Zhou, X. Y.; Zhukova, V. I.

doi:10.1103/PhysRevLett.124.141801

Using data collected by the Belle II experiment during 2018 at the SuperKEKB collider, we perform the first searches for the invisible decay of a $Z^prime$ in the process $e^+ e^- o mu^+ mu^- Z^prime$ and of a lepton-flavor-violating $Z^prime$ in $e^+ e^- o e^pm mu^mp Z^prime$. We do not find any excess of events and set 90$%$ credibility level upper limits on the cross sections of these processes. We translate the former, in the framework of an $L_mu-L_ au$ theory, into upper limits on the $Z^prime$ coupling constant at the level of $5 imes 10^-2div1$ for $M_Z^primeleq 6$ GeV/$c^2$.

Search for an invisibly decaying $Z^prime$ boson at Belle II in $e^+ e^- o μ^+ μ^- (e^pm μ^mp)$ plus missing energy final states / II Collaboration, B., Adachi, I., Ahlburg, P., Aihara, H., Akopov, N., Aloisio, A., Anh Ky, N., Asner, D.M., Atmacan, H., Aushev, T., Aushev, V., Aziz, T., Babu, V., Baehr, S., Bambade, P., Banerjee, Sw., Bansal, V., Barrett, M., Baudot, J., Becker, J., et al.. - In: PHYSICAL REVIEW LETTERS. - ISSN 0031-9007. - 124(2019), pp. 141801.1-141801.9. [10.1103/PhysRevLett.124.141801]