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Title: Search for Rare Decays of D s + to Final States π + e + e , ρ + e + e , π + π 0 e + e , K + π 0 e + e , and K S 0 π + e + e

Journal Article · · Physical Review Letters
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Using 7.33 fb 1 of e + e collision data collected by the BESIII detector at center-of-mass energies in the range of s = 4.128 4.226 GeV , we search for the rare decays D s + h + ( h 0 ) e + e , where h represents a kaon or pion. By requiring the e + e invariant mass to be consistent with a ϕ ( 1020 ) , 0.98 < M ( e + e ) < 1.04 GeV / c 2 , the decay D s + π + ϕ , ϕ e + e is observed with a statistical significance of 7.8 σ , and evidence for the decay D s + ρ + ϕ , ϕ e + e is found for the first time with a statistical significance of 4.4 σ . The decay branching fractions are measured to be B ( D s + π + ϕ , ϕ e + e ) = ( 1.1 7 0.21 + 0.23 ± 0.03 ) × 10 5 , and B ( D s + ρ + ϕ , ϕ e + e ) = ( 2.4 4 0.62 + 0.67 ± 0.16 ) × 10 5 , where the first uncertainties are statistical and the second systematic. No significant signals for the three four-body decays of D s + π + π 0 e + e , D s + K + π 0 e + e , and D s + K S 0 π + e + e are observed. For D s + π + π 0 e + e , the ϕ mass region is vetoed to minimize the long-distance effects. The 90% confidence level upper limits set on the branching fractions of these decays are in the range of ( 7.0 8.1 ) × 10 5 . Published by the American Physical Society 2024

Research Organization:
Indiana Univ., Bloomington, IN (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE; USDOE Office of Science (SC)
Grant/Contract Number:
FG02-05ER41374
OSTI ID:
2446758
Journal Information:
Physical Review Letters, Journal Name: Physical Review Letters Journal Issue: 12 Vol. 133; ISSN 0031-9007; ISSN PRLTAO
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

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