# Search for heavy Majorana neutrino in lepton number violating decays of   D-> K pi e+ e+

**Authors:** BESIII Collaboration: M. Ablikim, M. N. Achasov, S. Ahmed, M., Albrecht, M. Alekseev, A. Amoroso, F. F. An, Q. An, J. Z. Bai, Y. Bai, O., Bakina, R. Baldini Ferroli, Y. Ban, K. Begzsuren, D. W. Bennett, J. V., Bennett, N. Berger, M. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, E. Boger, I. Boyko,, R. A. Briere, H. Cai, X. Cai, O. Cakir, A. Calcaterra, G. F. Cao, S. A., Cetin, J. Chai, J. F. Chang, G. Chelkov, G. Chen, H. S. Chen, J. C. Chen, M., L. Chen, P. L. Chen, S. J. Chen, X. R. Chen, Y. B. Chen, W. Cheng, X. K. Chu,, G. Cibinetto, F. Cossio, H. L. Dai, J. P. Dai, A. Dbeyssi, D. Dedovich, Z. Y., Deng, A. Denig, I. Denysenko, M. Destefanis, F. De Mori, Y. Ding, C. Dong, J., Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, Z. L. Dou, S. X. Du, P. F. Duan, J. Fang, S. S., Fang, Y. Fang, R. Farinelli, L. Fava, S. Fegan, F. Feldbauer, G. Felici, C., Q. Feng, E. Fioravanti, M. Fritsch, C. D. Fu, Q. Gao, X. L. Gao, Y. Gao, Y., G. Gao, Z. Gao, B. Garillon, I. Garzia, A. Gilman, K. Goetzen, L. Gong, W. X., Gong, W. Gradl, M. Greco, M. H. Gu, Y. T. Gu, A. Q. Guo, R. P. Guo, Y. P., Guo, A. Guskov, Z. Haddadi, S. Han, X. Q. Hao, F. A. Harris, K. L. He, X. Q., He, F. H. Heinsius, T. Held, Y. K. Heng, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu, T., Hu, Y. Hu, G. S. Huang, J. S. Huang, X. T. Huang, X. Z. Huang, Z. L. Huang,, T. Hussain, W. Ikegami Andersson, M. Irshad, Q. Ji, Q. P. Ji, X. B. Ji, X. L., Ji, X. S. Jiang, X. Y. Jiang, J. B. Jiao, Z. Jiao, D. P. Jin, S. Jin, Y. Jin,, T. Johansson, A. Julin, N. Kalantar-Nayestanaki, X. S. Kang, M. Kavatsyuk, B., C. Ke, I. K. Keshk, T. Khan, A. Khoukaz, P. Kiese, R. Kiuchi, R. Kliemt, L., Koch, O. B. Kolcu, B. Kopf, M. Kornicer, M. Kuemmel, M. Kuessner, A. Kupsc,, M. Kurth, W. K\"uhn, J. S. Lange, P. Larin, L. Lavezzi, H. Leithoff, C. Li,, Cheng Li, D. M. Li, F. Li, F. Y. Li, G. Li, H. B. Li, H. J. Li, J. C. Li, J., W. Li, Jin Li, K. J. Li, Kang Li, Ke Li, Lei Li, P. L. Li, P. R. Li, Q. Y., Li, W. D. Li, W. G. Li, X. L. Li, X. N. Li, X. Q. Li, Z. B. Li, H. Liang, Y., F. Liang, Y. T. Liang, G. R. Liao, L. Z. Liao, J. Libby, C. X. Lin, D. X., Lin, B. Liu, B. J. Liu, C. X. Liu, D. Liu, D. Y. Liu, F. H. Liu, Fang Liu,, Feng Liu, H. B. Liu, H. L Liu, H. M. Liu, Huanhuan Liu, Huihui Liu, J. B., Liu, J. Y. Liu, K. Liu, K. Y. Liu, Ke Liu, L. D. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, X., Liu, Y. B. Liu, Z. A. Liu, Zhiqing Liu, Y. F. Long, X. C. Lou, H. J. Lu, J., G. Lu, Y. Lu, Y. P. Lu, C. L. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, S. Lusso, X., R. Lyu, F. C. Ma, H. L. Ma, L. L. Ma, M. M. Ma, Q. M. Ma, T. Ma, X. N. Ma, X., Y. Ma, Y. M. Ma, F. E. Maas, M. Maggiora, S. Maldaner, Q. A. Malik, A., Mangoni, Y. J. Mao, Z. P. Mao, S. Marcello, Z. X. Meng, J. G. Messchendorp,, G. Mezzadri, J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, Y. J. Mo, C. Morales Morales,, N. Yu. Muchnoi, H. Muramatsu, A. Mustafa, Y. Nefedov, F. Nerling, I. B., Nikolaev, Z. Ning, S. Nisar, S. L. Niu, X. Y. Niu, S. L. Olsen, Q. Ouyang, S., Pacetti, Y. Pan, M. Papenbrock, P. Patteri, M. Pelizaeus, J. Pellegrino, H., P. Peng, Z. Y. Peng, K. Peters, J. Pettersson, J. L. Ping, R. G. Ping, A., Pitka, R. Poling, V. Prasad, H. R. Qi, M. Qi, T. .Y. Qi, S. Qian, C. F. Qiao,, N. Qin, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, S. Q. Qu, K. H. Rashid, C. F., Redmer, M. Richter, M. Ripka, A. Rivetti, M. Rolo, G. Rong, Ch. Rosner, A., Sarantsev, M. Savri\'e, K. Schoenning, W. Shan, X. Y. Shan, M. Shao, C. P., Shen, P. X. Shen, X. Y. Shen, H. Y. Sheng, X. Shi, J. J. Song, W. M. Song, X., Y. Song, S. Sosio, C. Sowa, S. Spataro, G. X. Sun, J. F. Sun, L. Sun, S. S., Sun, X. H. Sun, Y. J. Sun, Y. K Sun, Y. Z. Sun, Z. J. Sun, Z. T. Sun, Y. T, Tan, C. J. Tang, G. Y. Tang, X. Tang, I. Tapan, M. Tiemens, B. Tsednee, I., Uman, B. Wang, B. L. Wang, D. Wang, D. Y. Wang, Dan Wang, K. Wang, L. L., Wang, L. S. Wang, M. Wang, Meng Wang, P. Wang, P. L. Wang, W. P. Wang, X. F., Wang, X. L. Wang, Y. Wang, Y. F. Wang, Z. Wang, Z. G. Wang, Z. Y. Wang,, Zongyuan Wang, T. Weber, D. H. Wei, P. Weidenkaff, S. P. Wen, U. Wiedner, M., Wolke, L. H. Wu, L. J. Wu, Z. Wu, L. Xia, Y. Xia, D. Xiao, Y. J. Xiao, Z. J., Xiao, Y. G. Xie, Y. H. Xie, X. A. Xiong, Q. L. Xiu, G. F. Xu, J. J. Xu, L., Xu, Q. J. Xu, Q. N. Xu, X. P. Xu, F. Yan, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, Y. H., Yan, H. J. Yang, H. X. Yang, L. Yang, R. X. Yang, Y. H. Yang, Y. X. Yang,, Yifan Yang, Z. Q. Yang, M. Ye, M. H. Ye, J. H. Yin, Z. Y. You, B. X. Yu, C., X. Yu, J. S. Yu, J. S. Yu, C. Z. Yuan, Y. Yuan, A. Yuncu, A. A. Zafar, Y., Zeng, B. X. Zhang, B. Y. Zhang, C. C. Zhang, D. H. Zhang, H. H. Zhang, H. Y., Zhang, J. Zhang, J. L. Zhang, J. Q. Zhang, J. W. Zhang, J. Y. Zhang, J. Z., Zhang, K. Zhang, L. Zhang, T. J. Zhang, X. Y. Zhang, Y. Zhang, Y. H. Zhang,, Y. T. Zhang, Yang Zhang, Yao Zhang, Yi Zhang, Yu Zhang, Z. H. Zhang, Z. P., Zhang, Z. Y. Zhang, G. Zhao, J. W. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, Lei Zhao,, Ling Zhao, M. G. Zhao, Q. Zhao, S. J. Zhao, T. C. Zhao, Y. B. Zhao, Z. G., Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, J. P. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, L. Zhou,, Q. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, Xiaoyu Zhou, Xu Zhou,, A. N. Zhu, J. Zhu, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, S. Zhu, S. H. Zhu, X. L. Zhu,, Y. C. Zhu, Y. S. Zhu, Z. A. Zhu, J. Zhuang, B. S. Zou, J. H. Zou

arXiv: 1902.02450 · 2019-06-11

## TL;DR

This study searches for heavy Majorana neutrinos in lepton number violating decays of D mesons using 2.93 fb$^{-1}$ data, setting upper limits on branching fractions and constraining neutrino mixing parameters.

## Contribution

First search for Majorana neutrinos in D meson decays at this energy, providing new upper limits and constraints on neutrino properties.

## Key findings

- No significant signal observed.
- Upper limits on branching fractions range from 10^{-6} to 10^{-7}.
- Constraints on mixing matrix element |V_{eN}|^2 are established.

## Abstract

Using the data sample of an integrated luminosity of 2.93 fb$^{-1}$ taken at the center-of-mass energy of 3.773 GeV, we search for the Majorana neutrino in the lepton number violating decays $D\to K \pi e^+ e^+$. No significant signal is observed, and the upper limits on the branching fraction at the 90\% confidence level are set to be $\mathcal{B}\,(D^0 \to K^- \pi^- e^+ e^+)<2.8\times10^{-6}$, $\mathcal{B}\,(D^+ \to K_S^0 \pi^- e^+ e^+)<3.3\times10^{-6}$ and $\mathcal{B}\,(D^+ \to K^- \pi^0 e^+ e^+)<8.5\times10^{-6}$. The Majorana neutrino is searched for with different mass assumptions ranging from 0.25 to 1.0 GeV/$c^2$ in the decays $D^0\to K^- e^+ \nu_N(\pi^- e^+)$ and $D^+\to K_S^0 e^+ \nu_N(\pi^- e^+)$, and the upper limits on the branching fraction at the 90\% confidence level are extracted to be at the level of $10^{-7} \sim 10^{-6}$, depending on the mass of Majorana neutrino. The constraints on the mixing matrix element $|V_{eN}|^2$ are also evaluated.

## Full text

_Full body text omitted from this summary view._ Fetch the complete paper as Markdown: https://tomesphere.com/paper/1902.02450/full.md

## Figures

9 figures with captions in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1902.02450/full.md

## References

32 references — full list in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1902.02450/full.md

---
Source: https://tomesphere.com/paper/1902.02450