A search for feebly-interacting particles in $B$ decays with missing energy at Belle

Abumusabh, M.; Volpe, R.; Farkas, R.; Lau, T. S.; Glazov, A.; Roney, J. M.; Feichtinger, P.; Won, E.; Matvienko, D.; Gautam, V.; Yin, J. H.; Privalov, S.; Parham, K.; Shan, W.; Cho, K.; Gruberová, Z. Mediankin; Manh, T. Tien; Gabrielli, A.; Iijima, T.; Iwasaki, M.; Godang, R.; Varvell, K. E.; Kowalewski, R.; Liao, Y. P.; Kumar, D.; Tsaklidis, I.; Dey, S.; Santelj, L.; Hayashii, H.; Zeyrek, M.; Gironella Gironell, P.; De La Cruz-Burelo, E.; Ipsita, N.; Takahashi, M.; Aushev, T.; Bonvicini, G.; Solovieva, E.; Kodyš, P.; Park, J.; Shillington, T.; Marinas, C.; Dhayal, R.; Yan, W.; Natkaniec, Z.; Yabsley, B. D.; Neu, M.; Asner, D. M.; Ono, H.; Testa, F.; Natochii, A.; Heidelbach, A.; Sharma, G.; Stavroulakis, P.; Finck, C.; Destefanis, M.; Forti, F.; Bartl, M.; Moser, H.-G.; Vobbilisetti, V.; Nayak, M.; Purwar, H.; Massaccesi, L.; Vahsen, S. E.; Li, Q. M.; Prell, S.; Simon, F.; Wang, M.-Z.; Dujany, G.; Reuter, L.; Podesta-Lerma, P. L. M.; Lange, J. S.; Starič, M.; Tanida, K.; Ushiroda, Y.; Lin, J.; Bertemes, M.; Ricalde Herrmann, D.; Cheshta, C.; Warburton, A.; Baghel, N. K.; Johnson, A.; Senyo, K.; Bondar, A.; Campagna, Q.; Vismaya, V. S.; Campajola, M.; Tang, S. S.; Mantovano, M.; Chutia, S.; Kumara, K.; Dong, T. V.; Manfredi, R.; Heine, G.; Reiter, S.; de Marino, G.; Barrett, M.; Jacobs, W. W.; Kuzmin, A.; Passeri, A.; Graziani, E.; Alghamdi, S.; Prencipe, E.; Bae, H.; Mancinelli, G.; Choudhury, S.; Kindo, H.; Salutari, L.; Yelton, J.; Wallner, S.; McKenna, J. A.; Aggarwal, L.; Liventsev, D.; Jackson, P.; Takizawa, M.; Žlebčík, R.; Serrano, J.; Zeng, F.; Cheon, B. G.; Panta, A.; Podobnik, T.; Liptak, Z.; Shimasaki, T.; Miyake, H.; Thaller, A.; Alhakami, M.; Giri, A.; Browder, T. E.; Libby, J.; Ma, Y.; De Nardo, G.; Li, W. Z.; Kim, K.-H.; Garg, R.; Veronesi, M.; Lyu, C.; Piilonen, L. E.; Yoshihara, K.; Sumisawa, K.; Akopov, N.; Hazra, S.; Ripp-Baudot, I.; Karyan, G.; Kang, S.; Gärtner, L.; Cao, L.; Schoenning, K.; Biswas, D.; Maharana, S. P.; Mrvar, M.; Unger, K.; Skorupa, J.; Greenwald, D.; Keil, F.; Koga, T.; Gaudino, G.; Rizzo, G.; Gogota, O.; Kojima, K.; Li, L. K.; Park, K.; Chang, P.; Lin, S.; Yuan, J.; Meier, F.; Ferber, T.; Gale, A.; Liu, Z.; Lee, H.; Leo, P.; Giordano, R.; Doležal, Z.; Ayad, R.; Budano, A.; Cheema, P.; Lemettais, C.; Ji, Q. P.; Hsu, C.-L.; Althubiti, N.; Saha, S.; Goldenzweig, P.; Nomaru, R.; Stoetzer, L.; Špenko, K.; Otani, F.; Ganiev, E.; Zhang, B.; Itoh, R.; Kandra, J.; Dingfelder, J.; Choi, S.-K.; Marcantonio, D.; Sokolov, A.; Ghevondyan, G.; Ma, J. L.; Savinov, V.; Urquijo, P.; Bianchi, F.; Consigny, I.; Maiti, R.; Nishida, S.; Garcia-Hernandez, M.; Kim, J.-Y.; Bambade, P.; Bessner, M.; Masuda, M.; Schneider, S.; Piccolo, M.; Ghumaryan, H.; Spruck, B.; Li, C.; De Pietro, G.; Kang, K. H.; Schwartz, A. J.; Manoni, E.; Mohanty, G. B.; Bertholet, E.; Xu, X. P.; Chetri, H.; Hoek, M.; Lozar, A.; Shi, X. D.; Domínguez Jiménez, I.; Kim, D. Y.; Merola, M.; Boschetti, A.; Pestotnik, R.; Prim, M. T.; Uno, S.; Gellrich, A.; Korpar, S.; Wakai, M.; Ueda, I.; Kunigo, T.; Amos, K.; Kohani, S.; de Sangro, R.; Brenny, N.; Mizuk, R.; Higuchi, T.; Hou, X. T.; Aloisio, A.; Raiz, S.; Tanaka, S.; Liu, M. H.; Kwon, Y.-J.; Atmacan, H.; Martens, A.; Han, Y.; Bettarini, S.; Watanabe, M.; Jin, Y.; Tamponi, U.; Finocchiaro, G.; Mehta, R.; Križan, P.; Zhu, L.; Schwanda, C.; Bennett, J. V.; Shtol, D.; De La Motte, S. A.; Maggiora, M.; Ketter, C.; Becker, J.; Anh Ky, N.; Liu, Q. Y.; Sobotzik, M.; Chilikin, K.; Tenchini, F.; Zhou, Q. D.; Belle-II Collaboration; Banerjee, Sw.; Torassa, E.; Paul, S.; Leboucher, R.; de Carvalho, A. L. Moreira; Zhilich, V.; Lewis, P. M.; Chirapatpimol, K.; Ahn, Y.; Trabelsi, K.; Lam, T.; Korobov, A.; Stroili, R.; Shiu, J.-G.; Meleshko, D.; Chen, C.; Sandilya, S.; Li, Y. B.; Baudot, J.; Scavino, B.; Kiesling, C.; Naruki, M.; Chin, J.; Watanuki, S.; Bračko, M.; Corona, L.; Epifanov, D.; Sfienti, C.; Gobbo, B.; Babu, V.; Murakami, H.; Fillinger, T.; Gudkova, K.; Borah, J.; Rout, N.; Dong, X.; Ravindran, K.; Branchini, P.; Chen, L.; Bobrov, A.; Marfoli, M.; Ishikawa, A.; Giakoustidis, G.; Cochran, J.; Lee, M. J.; Bozek, A.; Martinov, T.; Inguglia, G.; Sumihama, M.; Becherer, F.; Hernández Villanueva, M.; Tittel, O.; Bertacchi, V.; Schnepf, M.; Uno, K.; Fulsom, B. G.; Vitale, L.; Cho, H.-E.; Hoppe, R.; Praz, C.; Ogawa, S.; Bernlochner, F. U.; Martellini, C.; Beaubien, A.; Cui, J. X.; Rostomyan, A.; Cho, S.-J.; Park, S.-H.; Zhou, J. S.; Wessel, C.; van Tonder, R.; Trantou, F. F.; Humair, T.; Haide, I.; Sevior, M. E.; Kinoshita, K.; Le Diberder, F. R.; Ahmed, H.; Nakazawa, Y.; Adachi, I.; Yi, K.; Li, Y.; Bhardwaj, V.; Gaur, V.; Unno, Y.; Maushart, M.; Ghosh, D.; Colorado-Caicedo, J. A.; Laurenza, M.; Spataro, S.; Nakao, M.; Sanders, D. A.; Miller, C.; de la Cruz, I. Heredia; Bussino, S.; Bilka, T.; Kaliyar, A. B.; Stefkova, S.; Rehman, J. U.; Jia, S.; Aihara, H.; Maurya, S. K.; Casarosa, G.; Krokovny, P.; Rados, P.; Santos, C.; Li, H.-J.; Moneta, S.; Pardi, S.; Nakamura, I.; Seino, Y.; Patra, S.; Cecchi, C.; Kovalenko, E.; Lacaprara, S.; Antonioli, C.; Sibidanov, A.; Kuhr, T.; Miyabayashi, K.; Bahinipati, S.; Ecker, P.; Longo, S.; Horak, P.; Schnell, G.; Hearty, C.; Zani, L.; Mirra, M.; Tiwary, R.; Pakhlova, G.; Belle Collaboration; Soffer, A.; Jang, E.-J.; Pedlar, T. K.; Robertson, S. H.; Bodrov, D.; Hohmann, M.; Hedges, M. T.; Reif, M.

Preprint

PUBDB-2026-00304

A search for feebly-interacting particles in $B$ decays with missing energy at Belle

Abumusabh, M. ; Adachi, I. ; Aggarwal, L. ; Ahmed, H. ; Ahn, Y. ; Aihara, H. ; Akopov, N. ; Alghamdi, S. ; Alhakami, M. ; Aloisio, A. ; Althubiti, N. ; Amos, K. ; Anh Ky, N. ; Antonioli, C. ; Asner, D. M. ; Atmacan, H. ; Aushev, T. ; Ayad, R. ; Babu, V. ; Bae, H. ; Baghel, N. K. ; Bahinipati, S. ; Bambade, P. ; Banerjee, S. ; Barrett, M. ; Bartl, M. ; Baudot, J. ; Beaubien, A. ; Becherer, F. ; Becker, J. ; Bennett, J. V. ; Bernlochner, F. U. ; Bertacchi, V. ; Bertemes, M. ; Bertholet, E. ; Bessner, M. ; Bettarini, S. ; Bhardwaj, V. ; Bianchi, F. ; Bilka, T. ; Biswas, D. ; Bobrov, A. ; Bodrov, D. ; Bondar, A. ; Bonvicini, G. ; Borah, J. ; Boschetti, A. ; Bozek, A. ; Bračko, M. ; Branchini, P. ; Brenny, N. ; Browder, T. E. ; Budano, A. ; Bussino, S. ; Campagna, Q. ; Campajola, M. ; Cao, L. ; Casarosa, G. ; Cecchi, C. ; Chang, P. ; Cheema, P. ; Chen, C. ; Chen, L. ; Cheon, B. G. ; Cheshta, C. ; Chetri, H. ; Chilikin, K. ; Chin, J. ; Chirapatpimol, K. ; Cho, H.-E. ; Cho, K. ; Cho, S.-J. ; Choi, S.-K. ; Choudhury, S. ; Chutia, S. ; Cochran, J. ; Colorado-Caicedo, J. A. ; Consigny, I. ; Corona, L. ; Cui, J. X. ; De La Cruz-Burelo, E. ; De La Motte, S. A. ; de Marino, G. ; De Nardo, G. ; De Pietro, G. ; de Sangro, R. ; Destefanis, M. ; Dey, S. ; Dhayal, R. ; Dingfelder, J. ; Doležal, Z. ; Domínguez Jiménez, I. ; Dong, T. V. ; Dong, X. ; Dujany, G. ; Ecker, P. ; Epifanov, D. ; Farkas, R. ; Feichtinger, P. ; Ferber, T. ; Fillinger, T. ; Finck, C. ; Finocchiaro, G. ; Forti, F. ; Fulsom, B. G. ; Gabrielli, A. ; Gale, A. ; Ganiev, E. ; Garcia-Hernandez, M. ; Garg, R. ; Gärtner, L. ; Gaudino, G. ; Gaur, V. ; Gautam, V. ; Gellrich, A. ; Ghevondyan, G. ; Ghosh, D. ; Ghumaryan, H. ; Giakoustidis, G. ; Giordano, R. ; Giri, A. ; Gironella Gironell, P. ; Glazov, A. ; Gobbo, B. ; Godang, R. ; Gogota, O. ; Goldenzweig, P. ; Graziani, E. ; Greenwald, D. ; Gudkova, K. ; Haide, I. ; Han, Y. ; Hayashii, H. ; Hazra, S. ; Hearty, C. ; Hedges, M. T. ; Heidelbach, A. ; Heine, G. ; de la Cruz, I. H. ; Hernández Villanueva, M. ; Higuchi, T. ; Hoek, M. ; Hohmann, M. ; Hoppe, R. ; Horak, P. ; Hou, X. T. ; Hsu, C.-L. ; Humair, T. ; Iijima, T. ; Inguglia, G. ; Ipsita, N. ; Ishikawa, A. ; Itoh, R. ; Iwasaki, M. ; Jackson, P. ; Jacobs, W. W. ; Jang, E.-J. ; Ji, Q. P. ; Jia, S. ; Jin, Y. ; Johnson, A. ; Kaliyar, A. B. ; Kandra, J. ; Kang, K. H. ; Kang, S. ; Karyan, G. ; Keil, F. ; Ketter, C. ; Kiesling, C. ; Kim, D. Y. ; Kim, J.-Y. ; Kim, K.-H. ; Kindo, H. ; Kinoshita, K. ; Kodyš, P. ; Koga, T. ; Kohani, S. ; Kojima, K. ; Korobov, A. ; Korpar, S. ; Kovalenko, E. ; Kowalewski, R. ; Križan, P. ; Krokovny, P. ; Kuhr, T. ; Kumar, D. ; Kumara, K. ; Kunigo, T. ; Kuzmin, A. ; Kwon, Y.-J. ; Lacaprara, S. ; Lam, T. ; Lange, J. S. ; Lau, T. S. ; Laurenza, M. ; Leboucher, R. ; Le Diberder, F. R. ; Lee, H. ; Lee, M. J. ; Lemettais, C. ; Leo, P. ; Lewis, P. M. ; Li, C. ; Li, H.-J. ; Li, L. K. ; Li, Q. M. ; Li, W. Z. ; Li, Y. ; Li, Y. B. ; Liao, Y. P. ; Libby, J. ; Lin, J. ; Lin, S. ; Liptak, Z. ; Liu, M. H. ; Liu, Q. Y. ; Liu, Z. ; Liventsev, D. ; Longo, S. ; Lozar, A. ; Lyu, C. ; Ma, J. L. ; Ma, Y. ; Maggiora, M. ; Maharana, S. P. ; Maiti, R. ; Mancinelli, G. ; Manfredi, R. ; Manoni, E. ; Mantovano, M. ; Marcantonio, D. ; Marfoli, M. ; Marinas, C. ; Martellini, C. ; Martens, A. ; Martinov, T. ; Massaccesi, L. ; Masuda, M. ; Matvienko, D. ; Maurya, S. K. ; Maushart, M. ; McKenna, J. A. ; Gruberová, Z. M. ; Mehta, R. ; Meier, F. ; Meleshko, D. ; Merola, M. ; Miller, C. ; Mirra, M. ; Miyabayashi, K. ; Miyake, H. ; Mizuk, R. ; Mohanty, G. B. ; Moneta, S. ; de Carvalho, A. L. M. ; Moser, H.-G. ; Mrvar, M. ; Murakami, H. ; Nakamura, I. ; Nakao, M. ; Nakazawa, Y. ; Naruki, M. ; Natkaniec, Z. ; Natochii, A. ; Nayak, M. ; Neu, M. ; Nishida, S. ; Nomaru, R. ; Ogawa, S. ; Ono, H. ; Otani, F. ; Pakhlova, G. ; Panta, A. ; Pardi, S. ; Parham, K. ; Park, J. ; Park, K. ; Park, S.-H. ; Passeri, A. ; Patra, S. ; Paul, S. ; Pedlar, T. K. ; Pestotnik, R. ; Piccolo, M. ; Piilonen, L. E. ; Podesta-Lerma, P. L. M. ; Podobnik, T. ; Praz, C. ; Prell, S. ; Prencipe, E. ; Prim, M. T. ; Privalov, S. ; Purwar, H. ; Rados, P. ; Raiz, S. ; Ravindran, K. ; Rehman, J. U. ; Reif, M. ; Reiter, S. ; Reuter, L. ; Ricalde Herrmann, D. ; Ripp-Baudot, I. ; Rizzo, G. ; Robertson, S. H. ; Roney, J. M. ; Rostomyan, A. ; Rout, N. ; Saha, S. ; Salutari, L. ; Sanders, D. A. ; Sandilya, S. ; Santelj, L. ; Santos, C. ; Savinov, V. ; Scavino, B. ; Schneider, S. ; Schnell, G. ; Schnepf, M. ; Schoenning, K. ; Schwanda, C. ; Schwartz, A. J. ; Seino, Y. ; Senyo, K. ; Serrano, J. ; Sevior, M. E. ; Sfienti, C. ; Shan, W. ; Sharma, G. ; Shi, X. D. ; Shillington, T. ; Shimasaki, T. ; Shiu, J.-G. ; Shtol, D. ; Sibidanov, A. ; Simon, F. ; Skorupa, J. ; Sobotzik, M. ; Soffer, A. ; Sokolov, A. ; Solovieva, E. ; Spataro, S. ; Špenko, K. ; Spruck, B. ; Starič, M. ; Stavroulakis, P. ; Stefkova, S. ; Stoetzer, L. ; Stroili, R. ; Sumihama, M. ; Sumisawa, K. ; Takahashi, M. ; Takizawa, M. ; Tamponi, U. ; Tanaka, S. ; Tang, S. S. ; Tanida, K. ; Tenchini, F. ; Testa, F. ; Thaller, A. ; Manh, T. T. ; Tittel, O. ; Tiwary, R. ; Torassa, E. ; Trabelsi, K. ; Trantou, F. F. ; Tsaklidis, I. ; Ueda, I. ; Unger, K. ; Unno, Y. ; Uno, K. ; Uno, S. ; Urquijo, P. ; Ushiroda, Y. ; Vahsen, S. E. ; van Tonder, R. ; Varvell, K. E. ; Veronesi, M. ; Vismaya, V. S. ; Vitale, L. ; Vobbilisetti, V. ; Volpe, R. ; Wakai, M. ; Wallner, S. ; Wang, M.-Z. ; Warburton, A. ; Watanabe, M. ; Watanuki, S. ; Wessel, C. ; Won, E. ; Xu, X. P. ; Yabsley, B. D. ; Yan, W. ; Yelton, J. ; Yi, K. ; Yin, J. H. ; Yoshihara, K. ; Yuan, J. ; Zani, L. ; Zeng, F. ; Zeyrek, M. ; Zhang, B. ; Zhilich, V. ; Zhou, J. S. ; Zhou, Q. D. ; Zhu, L. ; Žlebčík, R. ; Belle-II Collaboration (Collaboration author)DESY* ; Belle Collaboration (Collaboration author)

2026

[10.3204/PUBDB-2026-00304]

This record in other databases:

Please use a persistent id in citations: doi:10.3204/PUBDB-2026-00304

Report No.: Belle II Preprint: 2025-029 KEK Preprint: 2025-36; arXiv:2601.07104

Abstract: We present a search for an invisible hidden-sector particle $ X_{\rm{inv}}$, produced in $B^0 \to \bar{D}^0 X_{\rm{inv}}$ and $B^\pm\to h X_{\rm{inv}}$ decays, where $h = π^\pm$, $K^\pm$, $D_{s}^\pm$, $p^\pm$. The search is performed using $e^+ e^-$ collision data recorded with the Belle detector, corresponding to 711~fb$^{-1}$. No significant signal is observed. We set 90% confidence level upper limits ranging between $10^{-4}$ and $10^{-6}$ on the branching fraction $\mathcal{B}(B \to h X_{\rm{inv}})$ as a function of $m_{ X_{\rm{inv}}}$. Corresponding limits are set on $\mathcal{B}(B \to hX)\times\mathcal{B}(X\toγγ)$ for lifetimes $cτ_X$ between $10~μ$m and 10 m. Many of these limits are the first direct constraints on their respective decays. Our results provide the most stringent exclusion limits to date on the branching fractions for all search channels, and exclude previously unexplored regions of parameter space relevant to several new physics models.

Note: 11 pages, 6 figures. Supplemental material included

Contributing Institute(s):