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.; 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.; 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.. - In: PHYSICS LETTERS. SECTION B. - ISSN 0370-2693. - ELETTRONICO. - 846:(2023), pp. 0-0. [10.1016/j.physletb.2023.138193]