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Search for an invisible $Z^\prime$ in a final state with two muons and missing energy at Belle II

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2022

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Report No.: Belle II Preprint 2022-008; KEK Preprint 2022-40; arXiv:2212.03066

Abstract: The $L_{\mu}-L_{\tau}$ extension of the standard model predicts the existence of a lepton-flavor-universality-violating $Z^{\prime}$ boson that couples only to the heavier lepton families. We search for such a $Z^\prime$ through its invisible decay in the process $e^+ e^- \to \mu^+ \mu^- Z^{\prime}$. We use a sample of electron-positron collisions at a center-of-mass energy of 10.58GeV collected by the Belle II experiment in 2019-2020, corresponding to an integrated luminosity of 79.7fb$^{-1}$. We find no excess over the expected standard-model background. We set 90$\%$-confidence-level upper limits on the cross section for this process as well as on the coupling of the model, which ranges from $3 \times 10^{-3}$ at low $Z^{\prime}$ masses to 1 at $Z^{\prime}$ masses of 8$GeV/c^{2}$.

Keyword(s): lepton, family ; BELLE ; muon ; GeV ; invisible decay ; missing-energy ; background ; electron positron

Contributing Institute(s):
  1. BELLE II Experiment (BELLE)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
Experiment(s):
  1. KEK: BELLE I/II

Appears in the scientific report 2022
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Physical review letters 130(23), 231801 () [10.1103/PhysRevLett.130.231801]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

 Record created 2022-12-08, last modified 2023-06-18
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