Search for heavy neutral leptons using tau lepton decays at BaBaR

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.; R. Y., So; 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.; 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.; 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.; S. L., Wu

doi:10.1103/PhysRevD.107.052009

This article presents a model-independent search for an additional, mostly sterile, heavy neutral lepton (HNL), that is capable of mixing with the Standard Model τ neutrino with a mixing strength of |Uτ4|2, corresponding to the absolute square of the extended Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata matrix element. Data from the BABAR experiment, with a total integrated luminosity of 424 fb-1, are analyzed using a kinematic approach that makes no assumptions on the model behind the origins of the HNL, its lifetime or decay modes. No significant signal is found. Upper limits on |Uτ4|2 at the 95% confidence level, depend on the HNL mass hypothesis and vary from 2.31×10-2 to 5.04×10-6 (with all uncertainties considered), across the mass range 100<1300 MeV/c2; the more stringent limits being placed at higher masses.

Search for heavy neutral leptons using tau lepton decays at BaBaR

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.;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.^{Writing – Review & Editing};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.;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.

2023

Abstract

This article presents a model-independent search for an additional, mostly sterile, heavy neutral lepton (HNL), that is capable of mixing with the Standard Model τ neutrino with a mixing strength of |Uτ4|2, corresponding to the absolute square of the extended Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata matrix element. Data from the BABAR experiment, with a total integrated luminosity of 424 fb-1, are analyzed using a kinematic approach that makes no assumptions on the model behind the origins of the HNL, its lifetime or decay modes. No significant signal is found. Upper limits on |Uτ4|2 at the 95% confidence level, depend on the HNL mass hypothesis and vary from 2.31×10-2 to 5.04×10-6 (with all uncertainties considered), across the mass range 100<1300 MeV/c2; the more stringent limits being placed at higher masses.

Scheda breve

Scheda completa

Scheda completa (DC)

	Anno di pubblicazione
	
				2023
			
	Settore Scientifico Disciplinare (validi fino a 24/06/2024)
	
				Settore FIS/01 - Fisica Sperimentale
			
	Titolo Rivista
	
				PHYSICAL REVIEW D
			
	DOI
	
				https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.107.052009
			
	Parole chiave
	
				Baryogenesis & leptogenesis; Extensions of fermion sector; Neutrino interactions; Neutrino mixing; Neutrino oscillations; Particle dark matter; Signatures with new fermions; Signatures with tau leptons
			
	Appare nelle tipologie:
	
				1.1 Articolo in rivista

File in questo prodotto:

File	Dimensione	Formato
PhysRevD.107.052009.pdf accesso aperto Tipologia: Published version Licenza: Creative Commons Dimensione 5.83 MB Formato Adobe PDF	5.83 MB	Adobe PDF