1. Search for a $\tau^+\tau^-$ resonance in $e^{+}e^{-}\rightarrow \mu^{+}\mu^{-} \tau^+\tau^-$ events with the Belle II experiment
- Author
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Adachi, I., Adamczyk, K., Aushev, T., Ecker, P., Eliachevitch, M., Epifanov, D., Feichtinger, P., Ferber, T., Ferlewicz, D., Fillinger, T., Finck, C., Finocchiaro, G., Fodor, A., Aushev, V., Forti, F., Frey, A., Fulsom, B. G., Gabrielli, A., Ganiev, E., Garcia-Hernandez, M., Garmash, A., Gaudino, G., Gaur, V., Gaz, A., Aversano, M., Gellrich, A., Ghevondyan, G., Ghosh, D., Ghumaryan, H., Giakoustidis, G., Giordano, R., Giri, A., Glazov, A., Gobbo, B., Godang, R., Babu, V., Gogota, O., Goldenzweig, P., Gradl, W., Grammatico, T., Granderath, S., Graziani, E., Greenwald, D., Gruberová, Z., Gu, T., Guan, Y., Bae, H., Gudkova, K., Guilliams, J., Halder, S., Han, Y., Hara, T., Hayasaka, K., Hayashii, H., Hazra, S., Hearty, C., Hedges, M. T., Bahinipati, S., de la Cruz, I. Heredia, Hernández Villanueva, M., Hershenhorn, A., Higuchi, T., Hill, E. 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- Subjects
KEK-B ,model, scalar ,coupling: high [lepton] ,axion-like particles ,BELLE ,branching ratio ,GeV ,lepton, family ,High Energy Physics - Experiment - Abstract
We report the first search for a non-standard-model resonance decaying into $\tau$ pairs in $e^{+}e^{-}\rightarrow \mu^{+}\mu^{-} \tau^+\tau^-$ events in the 3.6-10 GeV/$c^{2}$ 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 axion-like 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 $\tau$ pairs, ranging from 0.7 fb 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/$c^2$ and for the axion-like particle model over the entire mass range.
- Published
- 2023
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