The first limit on invisible decays of $$B_s$$ mesons comes from LEP
Gonzalo Alonso-Álvarez, Miguel Escudero
Abstract
Abstract Motivated by the recent evidence for $$B^+\rightarrow K^+\bar{\nu } \nu $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mover> <mml:mrow> <mml:mi>ν</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> <mml:mi>ν</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> decays at Belle II, we point out that fully invisible $$B_d$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>d</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> and $$B_s$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> meson decays are strongly constrained by LEP. A reinterpretation of an old inclusive ALEPH search for b -hadron decays with large missing energy allows us to place the limits $$\textrm{Br}(B_d \rightarrow \textrm{invisible}) < 1.4\times 10^{-4}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mtext>Br</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>d</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mtext>invisible</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mn>1.4</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> and $$\textrm{Br}(B_s \rightarrow \textrm{invisible}) < 5.6\times 10^{-4}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mtext>Br</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mtext>invisible</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mn>5.6</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> , both at $$90\%$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>90</mml:mn> <mml:mo>%</mml:mo> </mml:mrow> </mml:math> CL. The $$B_d$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>d</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> limit is only a factor of 6 looser than the world-leading one provided by the BaBar collaboration, while the $$B_s$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> one is the first limit in the literature on this decay mode. These results are relevant in the context of new light states coupled to quarks and exemplify the power of a future Tera- Z factory at FCC-ee to look for B meson decays containing missing energy.