Search for K+ decays into the π+e+e−e+e− final state

Cortina Gil, E.; Kleimenova, A.; Minucci, E.; Padolski, S.; Petrov, P.; Shaikhiev, A.; Volpe, R.; Numao, T.; Petrov, Y.; Velghe, B.; Wong, V. W. S.; Bryman, D.; Fu, J.; Hives, Z.; Husek, T.; Jerhot, J.; Kampf, K.; Zamkovsky, M.; De Martino, B.; Perrin-Terrin, M.; Akmete, A. T.; Aliberti, R.; Khoriauli, G.; Kunze, J.; Lomidze, D.; Peruzzo, L.; Vormstein, M.; Wanke, R.; Dalpiaz, P.; Fiorini, M.; Mazzolari, A.; Neri, I.; Norton, A.; Petrucci, F.; Soldani, M.; Wahl, H.; Bandiera, L.; Cotta Ramusino, A.; Gianoli, A.; Romagnoni, M.; Sytov, A.; Iacopini, E.; Latino, G.; Lenti, M.; Lo Chiatto, P.; Panichi, I.; Parenti, A.; Bizzeti, A.; Bucci, F.; Antonelli, A.; Georgiev, G.; Kozhuharov, V.; Lanfranchi, G.; Martellotti, S.; Moulson, M.; Spadaro, T.; Tinti, G.; Ambrosino, F.; Capussela, T.; Corvino, M.; D'Errico, M.; Di Filippo, D.; Fiorenza, R.; Giordano, R.; Massarotti, P.; Mirra, M.; Napolitano, M.; Rosa, I.; Saracino, G.; Anzivino, G.; Brizioli, F.; Imbergamo, E.; Lollini, R.; Piandani, R.; Santoni, C.; Barbanera, M.; Cenci, P.; Checcucci, B.; Lubrano, P.; Lupi, M.; Pepe, M.; Piccini, M.; Costantini, F.; Di Lella, L.; Doble, N.; Giorgi, M.; Giudici, S.; Lamanna, G.; Lari, E.; Pedreschi, E.; Sozzi, M.; Cerri, C.; Fantechi, R.; Pontisso, L.; Spinella, F.; Mannelli, I.; D'Agostini, G.; Raggi, M.; Biagioni, A.; Cretaro, P.; Frezza, O.; Leonardi, E.; Lonardo, A.; Turisini, M.; Valente, P.; Vicini, P.; Ammendola, R.; Bonaiuto, V.; Fucci, A.; Salamon, A.; Sargeni, F.; Arcidiacono, R.; Bloch-Devaux, B.; Boretto, M.; Menichetti, E.; Migliore, E.; Soldi, D.; Biino, C.; Filippi, A.; Marchetto, F.; Briano Olvera, A.; Engelfried, J.; Estrada-Tristan, N.; Reyes Santos, M. A.; Boboc, P.; Bragadireanu, A. M.; Ghinescu, S. A.; Hutanu, O. E.; Bician, L.; Blazek, T.; Cerny, V.; Kucerova, Z.; Bernhard, J.; Ceccucci, A.; Ceoletta, M.; Danielsson, H.; De Simone, N.; Duval, F.; Dobrich, B.; Federici, L.; Gamberini, E.; Gatignon, L.; Guida, R.; Hahn, F.; Holzer, E. B.; Jenninger, B.; Koval, M.; Laycock, P.; Lehmann Miotto, G.; Lichard, P.; Mapelli, A.; Marchevski, R.; Massri, K.; Noy, M.; Palladino, V.; Pinzino, J.; Ryjov, V.; Schuchmann, S.; Venditti, S.; Bache, T.; Brunetti, M. B.; Duk, V.; Fascianelli, V.; Fry, J. R.; Gonnella, F.; Goudzovski, E.; Henshaw, J.; Iacobuzio, L.; Kenworthy, C.; Lazzeroni, C.; Lurkin, N.; Newson, F.; Parkinson, C.; Romano, A.; Sanders, J.; Sergi, A.; Sturgess, A.; Swallow, J.; Tomczak, A.; Heath, H.; Page, R.; Trilov, S.; Angelucci, B.; Britton, D.; Graham, C.; Protopopescu, D.; Carmignani, J.; Dainton, J. B.; Jones, R. W. L.; Ruggiero, G.; Fulton, L.; Hutchcroft, D.; Maurice, E.; Wrona, B.; Conovaloff, A.; Cooper, P.; Coward, D.; Rubin, P.; Baeva, A.; Baigarashev, D.; Emelyanov, D.; Enik, T.; Falaleev, V.; Fedotov, S.; Gorshanov, K.; Gushchin, E.; Kekelidze, V.; Kereibay, D.; Kholodenko, S.; Khotyantsev, A.; Korotkova, A.; Kudenko, Y.; Kurochka, V.; Kurshetsov, V.; Litov, L.; Madigozhin, D.; Medvedeva, M.; Mefodev, A.; Misheva, M.; Molokanova, N.; Movchan, S.; Obraztsov, V.; Okhotnikov, A.; Ostankov, A.; Polenkevich, I.; Potrebenikov, Y.; Sadovskiy, A.; Semenov, V.; Shkarovskiy, S.; Sugonyaev, V.; Yushchenko, O.; Zinchenko, A.

doi:10.1016/j.physletb.2023.138193

The first search for ultra-rare K+ decays into the π+e+e−e+e− final state is reported, using a dataset collected by the NA62 experiment at CERN in 2017–2018. An upper limit of 1.4×10−8 at 90% CL is obtained for the branching ratio of the K+→π+e+e−e+e− decay, predicted in the Standard Model to be (7.2±0.7)×10−11. Upper limits at 90% CL are obtained at the level of 10−9 for the branching ratios of two prompt decay chains involving pair-production of hidden-sector mediators: K+→π+aa, a→e+e− and K+→π+S, S→A′A′, A′→e+e−.

Search for K+ decays into the π+e+e−e+e− final state / Cortina Gil, E., Kleimenova, A., Minucci, E., Padolski, S., Petrov, P., Shaikhiev, A., Volpe, R., Numao, T., Petrov, Y., Velghe, B., Wong, V.W.S., Bryman, D., Fu, J., Hives, Z., Husek, T., Jerhot, J., Kampf, K., Zamkovsky, M., De Martino, B., Perrin-Terrin, M., et al.. - In: PHYSICS LETTERS. SECTION B. - ISSN 0370-2693. - 846:(2023). [10.1016/j.physletb.2023.138193]