Search for Rare Decays of D0 Mesons into Two Muons

Aaij, R.; Abdelmotteleb, A.  S.  W.; Abellan Beteta, C.; Abudinén, F.; Ackernley, T.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Adlarson, P.; Afsharnia, H.; Agapopoulou, C.; Aidala, C.  A.; Aiola, S.; Ajaltouni, Z.; Akar, S.; Akiba, K.; Albrecht, J.; Alessio, F.; Alexander, M.; Alfonso Albero, A.; Aliouche, Z.; Alvarez Cartelle, P.; Amalric, R.; Amato, S.; Amey, J.  L.; Amhis, Y.; An, L.; Anderlini, L.; Andersson, M.; Andreianov, A.; Andreotti, M.; Andreou, D.; Ao, D.; Archilli, F.; Artamonov, A.; Artuso, M.; Aslanides, E.; Atzeni, M.; Audurier, B.; Bachmann, S.; Bachmayer, M.; Back, J.  J.; Bailly-reyre, A.; Baladron Rodriguez, P.; Balagura, V.; Baldini, W.; Baptista de Souza Leite, J.; Barbetti, M.; Barlow, R.  J.; Barsuk, S.; Barter, W.; Bartolini, M.; Baryshnikov, F.; Basels, J.  M.; Bassi, G.; Batsukh, B.; Battig, A.; Bay, A.; Beck, A.; Becker, M.; Bedeschi, F.; Bediaga, I.  B.; Beiter, A.; Belavin, V.; Belin, S.; Bellee, V.; Belous, K.; Belov, I.; Belyaev, I.; Benane, G.; Bencivenni, G.; Ben-Haim, E.; Berezhnoy, A.; Bernet, R.; Bernet Andres, S.; Berninghoff, D.; Bernstein, H.  C.; Bertella, C.; Bertolin, A.; Betancourt, C.; Betti, F.; Bezshyiko, Ia.; Bhasin, S.; Bhom, J.; Bian, L.; Bieker, M.  S.; Biesuz, N.  V.; Bifani, S.; Billoir, P.; Biolchini, A.; Birch, M.; Bishop, F.  C.  R.; Bitadze, A.; Bizzeti, A.; Blago, M.  P.; Blake, T.; Blanc, F.; Blank, J.  E.; Blusk, S.; Bobulska, D.; Boelhauve, J.  A.; Boente Garcia, O.; Boettcher, T.; Boldyrev, A.; Bolognani, C.  S.; Bolzonella, R.; Bondar, N.; Borgato, F.; Borghi, S.; Borsato, M.; Borsuk, J.  T.; Bouchiba, S.  A.; Bowcock, T.  J.  V.; Boyer, A.; Bozzi, C.; Bradley, M.  J.; Braun, S.; Brea Rodriguez, A.; Brodzicka, J.; Brossa Gonzalo, A.; Brown, J.; Brundu, D.; Buonaura, A.; Buonincontri, L.; Burke, A.  T.; Burr, C.; Bursche, A.; Butkevich, A.; Butter, J.  S.; Buytaert, J.; Byczynski, W.; Cadeddu, S.; Cai, H.; Calabrese, R.; Calefice, L.; Cali, S.; Calladine, R.; Calvi, M.; Calvo Gomez, M.; Campana, P.; Campora Perez, D.  H.; Campoverde Quezada, A.  F.; Capelli, S.; Capriotti, L.; Carbone, A.; Carboni, G.; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carniti, P.; Carus, L.; Casais Vidal, A.; Caspary, R.; Casse, G.; Cattaneo, M.; Cavallero, G.; Cavallini, V.; Celani, S.; Cerasoli, J.; Cervenkov, D.; Chadwick, A.  J.; Chapman, M.  G.; Charles, M.; Charpentier, Ph.; Chavez Barajas, C.  A.; Chefdeville, M.; Chen, C.; Chen, S.; Chernov, A.; Chernyshenko, S.; Chobanova, V.; Cholak, S.; Chrzaszcz, M.; Chubykin, A.; Chulikov, V.; Ciambrone, P.; Cicala, M.  F.; Cid Vidal, X.; Ciezarek, G.; Ciullo, G.; Clarke, P.  E.  L.; Clemencic, M.; Cliff, H.  V.; Closier, J.; Cobbledick, J.  L.; Coco, V.; Coelho, J.  A.  B.; Cogan, J.; Cogneras, E.; Cojocariu, L.; Collins, P.; Colombo, T.; Congedo, L.; Contu, A.; Cooke, N.; Corredoira, I.; Corti, G.; Couturier, B.; Craik, D.  C.; Cruz Torres, M.; Currie, R.; Da Silva, C.  L.; Dadabaev, S.; Dai, L.; Dai, X.; Dall’Occo, E.; Dalseno, J.; D’Ambrosio, C.; Daniel, J.; Danilina, A.; D’Argent, P.; Davies, J.  E.; Davis, A.; De Aguiar Francisco, O.; de Boer, J.; De Bruyn, K.; De Capua, S.; De Cian, M.; De Freitas Carneiro Da Graca, U.; De Lucia, E.; De Miranda, J.  M.; De Paula, L.; De Serio, M.; De Simone, D.; De Simone, P.; De Vellis, F.; de Vries, J.  A.; Dean, C.  T.; Debernardis, F.; Decamp, D.; Dedu, V.; Del Buono, L.; Delaney, B.; Dembinski, H. -P.; Denysenko, V.; Deschamps, O.; Dettori, F.; Dey, B.; Di Nezza, P.; Diachkov, I.; Didenko, S.; Dieste Maronas, L.; Ding, S.; Dobishuk, V.; Dolmatov, A.; Dong, C.; Donohoe, A.  M.; Dordei, F.; dos Reis, A.  C.; Douglas, L.; Downes, A.  G.; Duda, P.; Dudek, M.  W.; Dufour, L.; Duk, V.; Durante, P.; Duras, M.  M.; Durham, J.  M.; Dutta, D.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Egede, U.; Egorychev, V.; Eidelman, S.; Eirea Orro, C.; Eisenhardt, S.; Ejopu, E.; Ek-In, S.; Eklund, L.; Ely, S.; Ene, A.; Epple, E.; Escher, S.; Eschle, J.; Esen, S.; Evans, T.; Fabiano, F.; Falcao, L.  N.; Fan, Y.; Fang, B.; Fantini, L.; Faria, M.; Farry, S.; Fazzini, D.; Felkowski, L.  F; Feo, M.; Fernandez Gomez, M.; Fernez, A.  D.; Ferrari, F.; Ferreira Lopes, L.; Ferreira Rodrigues, F.; Ferreres Sole, S.; Ferrillo, M.; Ferro-Luzzi, M.; Filippov, S.; Fini, R.  A.; Fiorini, M.; Firlej, M.; Fischer, K.  M.; Fitzgerald, D.  S.; Fitzpatrick, C.; Fiutowski, T.; Fleuret, F.; Fontana, M.; Fontanelli, F.; Forty, R.; Foulds-Holt, D.; Franco Lima, V.; Franco Sevilla, M.; Frank, M.; Franzoso, E.; Frau, G.; Frei, C.; Friday, D.  A.; Fu, J.; Fuehring, Q.; Fulghesu, T.; Gabriel, E.; Galati, G.; Galati, M.  D.; Gallas Torreira, A.; Galli, D.; Gambetta, S.; Gan, Y.; Gandelman, M.; Gandini, P.; Gao, Y.; Gao, Y.; Garau, M.; Garcia Martin, L.  M.; Garcia Moreno, P.; García Pardiñas, J.; Garcia Plana, B.; Garcia Rosales, F.  A.; Garrido, L.; Gaspar, C.; Geertsema, R.  E.; Gerick, D.; Gerken, L.  L.; Gersabeck, E.; Gersabeck, M.; Gershon, T.; Giambastiani, L.; Gibson, V.; Giemza, H.  K.; Gilman, A.  L.; Giovannetti, M.; Gioventù, A.; Gironella Gironell, P.; Giugliano, C.; Giza, M.  A.; Gizdov, K.; Gkougkousis, E.  L.; Gligorov, V.  V.; Göbel, C.; Golobardes, E.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gomes, A.; Gomez Fernandez, S.; Goncalves Abrantes, F.; Goncerz, M.; Gong, G.; Gorelov, I.  V.; Gotti, C.; Grabowski, J.  P.; Grammatico, T.; Granado Cardoso, L.  A.; Graugés, E.; Graverini, E.; Graziani, G.; Grecu, A.  T.; Greeven, L.  M.; Grieser, N.  A.; Grillo, L.; Gromov, S.; Gruberg Cazon, B.  R.; Gu, C.; Guarise, M.; Guittiere, M.; Günther, P.  A.; Gushchin, E.; Guth, A.; Guz, Y.; Gys, T.; Hadavizadeh, T.; Hadjivasiliou, C.; Haefeli, G.; Haen, C.; Haimberger, J.; Haines, S.  C.; Halewood-leagas, T.; Halvorsen, M.  M.; Hamilton, P.  M.; Hammerich, J.; Han, Q.; Han, X.; Hansen, E.  B.; Hansmann-Menzemer, S.; Hao, L.; Harnew, N.; Harrison, T.; Hasse, C.; Hatch, M.; He, J.; Heijhoff, K.; Henderson, C.; Henderson, R.  D.  L.; Hennequin, A.  M.; Hennessy, K.; Henry, L.; Herd, J.; Heuel, J.; Hicheur, A.; Hill, D.; Hilton, M.; Hollitt, S.  E.; Horswill, J.; Hou, R.; Hou, Y.; Hu, J.; Hu, J.; Hu, W.; Hu, X.; Huang, W.; Huang, X.; Hulsbergen, W.; Hunter, R.  J.; Hushchyn, M.; Hutchcroft, D.; Ibis, P.; Idzik, M.; Ilin, D.; Ilten, P.; Inglessi, A.; Iniukhin, A.; Ishteev, A.; Ivshin, K.; Jacobsson, R.; Jage, H.; Jaimes Elles, S.  J.; Jakobsen, S.; Jans, E.; Jashal, B.  K.; Jawahery, A.; Jevtic, V.; Jiang, E.; Jiang, X.; Jiang, Y.; John, M.; Johnson, D.; Jones, C.  R.; Jones, T.  P.; Jost, B.; Jurik, N.; Juszczak, I.; Kandybei, S.; Kang, Y.; Karacson, M.; Karpenkov, D.; Karpov, M.; Kautz, J.  W.; Keizer, F.; Keller, D.  M.; Kenzie, M.; Ketel, T.; Khanji, B.; Kharisova, A.; Kholodenko, S.; Khreich, G.; Kirn, T.; Kirsebom, V.  S.; Kitouni, O.; Klaver, S.; Kleijne, N.; Klimaszewski, K.; Kmiec, M.  R.; Koliiev, S.; Kondybayeva, A.; Konoplyannikov, A.; Kopciewicz, P.; Kopecna, R.; Koppenburg, P.; Korolev, M.; Kostiuk, I.; Kot, O.; Kotriakhova, S.; Kozachuk, A.; Kravchenko, P.; Kravchuk, L.; Krawczyk, R.  D.; Kreps, M.; Kretzschmar, S.; Krokovny, P.; Krupa, W.; Krzemien, W.; Kubat, J.; Kubis, S.; Kucewicz, W.; Kucharczyk, M.; Kudryavtsev, V.; Kupsc, A.; Lacarrere, D.; Lafferty, G.; Lai, A.; Lampis, A.; Lancierini, D.; Landesa Gomez, C.; Lane, J.  J.; Lane, R.; Lanfranchi, G.; Langenbruch, C.; Langer, J.; Lantwin, O.; Latham, T.; Lazzari, F.; Lazzaroni, M.; Le Gac, R.; Lee, S.  H.; Lefèvre, R.; Leflat, A.; Legotin, S.; Lenisa, P.; Leroy, O.; Lesiak, T.; Leverington, B.; Li, A.; Li, H.; Li, K.; Li, P.; P. -R., Li; Li, S.; Li, T.; Li, T.; Li, Y.; Li, Z.; Liang, X.; Lin, C.; Lin, T.; Lindner, R.; Lisovskyi, V.; Litvinov, R.; Liu, G.; Liu, H.; Liu, Q.; Liu, S.; Lobo Salvia, A.; Loi, A.; Lollini, R.; Lomba Castro, J.; Longstaff, I.; Lopes, J.  H.; Lopez Huertas, A.; López Soliño, S.; Lovell, G.  H.; Lu, Y.; Lucarelli, C.; Lucchesi, D.; Luchuk, S.; Lucio Martinez, M.; Lukashenko, V.; Luo, Y.; Lupato, A.; Luppi, E.; Lusiani, A.; Lynch, K.; Lyu, X. -R.; Ma, L.; Ma, R.; Maccolini, S.; Machefert, F.; Maciuc, F.; Mackay, I.; Macko, V.; Mackowiak, P.; Madhan Mohan, L.  R.; Maevskiy, A.; Maisuzenko, D.; Majewski, M.  W.; Malczewski, J.  J.; Malde, S.; Malecki, B.; Malinin, A.; Maltsev, T.; Manca, G.; Mancinelli, G.; Mancuso, C.; Manuzzi, D.; Manzari, C.  A.; Marangotto, D.; Marchand, J.  F.; Marconi, U.; Mariani, S.; Marin Benito, C.; Marks, J.; Marshall, A.  M.; Marshall, P.  J.; Martelli, G.; Martellotti, G.; Martinazzoli, L.; Martinelli, M.; Martinez Santos, D.; Martinez Vidal, F.; Massafferri, A.; Materok, M.; Matev, R.; Mathad, A.; Matiunin, V.; Matteuzzi, C.; Mattioli, K.  R.; Mauri, A.; Maurice, E.; Mauricio, J.; Mazurek, M.; Mccann, M.; Mcconnell, L.; Mcgrath, T.  H.; Mchugh, N.  T.; Mcnab, A.; Mcnulty, R.; Mead, J.  V.; Meadows, B.; Meier, G.; Melnychuk, D.; Meloni, S.; Merk, M.; Merli, A.; Meyer Garcia, L.; Miao, D.; Mikhasenko, M.; Milanes, D.  A.; Millard, E.; Milovanovic, M.; Minard, M. -N.; Minotti, A.; Miralles, T.; Mitchell, S.  E.; Mitreska, B.; Mitzel, D.  S.; Mödden, A.; Mohammed, R.  A.; Moise, R.  D.; Mokhnenko, S.; Mombächer, T.; Monk, M.; Monroy, I.  A.; Monteil, S.; Morandin, M.; Morello, G.; Morello, M.  J.; Moron, J.; Morris, A.  B.; Morris, A.  G.; Mountain, R.; Mu, H.; Muhammad, E.; Muheim, F.; Mulder, M.; Müller, K.; Murphy, C.  H.; Murray, D.; Murta, R.; Muzzetto, P.; Naik, P.; Nakada, T.; Nandakumar, R.; Nanut, T.; Nasteva, I.; Needham, M.; Neri, N.; Neubert, S.; Neufeld, N.; Neustroev, P.; Newcombe, R.; Nicolini, J.; Niel, E.  M.; Nieswand, S.; Nikitin, N.; Nolte, N.  S.; Normand, C.; Novoa Fernandez, J.; Nunez, C.; Oblakowska-Mucha, A.; Obraztsov, V.; Oeser, T.; O’Hanlon, D.  P.; Okamura, S.; Oldeman, R.; Oliva, F.; Onderwater, C.  J.  G.; O’Neil, R.  H.; Otalora Goicochea, J.  M.; Ovsiannikova, T.; Owen, P.; Oyanguren, A.; Ozcelik, O.; Padeken, K.  O.; Pagare, B.; Pais, P.  R.; Pajero, T.; Palano, A.; Palutan, M.; Pan, Y.; Panshin, G.; Paolucci, L.; Papanestis, A.; Pappagallo, M.; Pappalardo, L.  L.; Pappenheimer, C.; Parker, W.; Parkes, C.; Passalacqua, B.; Passaleva, G.; Pastore, A.; Patel, M.; Patrignani, C.; Pawley, C.  J.; Pearce, A.; Pellegrino, A.; Pepe Altarelli, M.; Perazzini, S.; Pereima, D.; Pereiro Castro, A.; Perret, P.; Petric, M.; Petridis, K.; Petrolini, A.; Petrov, A.; Petrucci, S.; Petruzzo, M.; Pham, H.; Philippov, A.; Piandani, R.; Pica, L.; Piccini, M.; Pietrzyk, B.; Pietrzyk, G.; Pili, M.; Pinci, D.; Pisani, F.; Pizzichemi, M.; Placinta, V.; Plews, J.; Plo Casasus, M.; Polci, F.; Poli Lener, M.; Poliakova, M.; Poluektov, A.; Polukhina, N.; Polyakov, I.; Polycarpo, E.; Ponce, S.; Popov, D.; Popov, S.; Poslavskii, S.; Prasanth, K.; Promberger, L.; Prouve, C.; Pugatch, V.; Puill, V.; Punzi, G.; H.  R., Qi; Qian, W.; Qin, N.; Qu, S.; Quagliani, R.; Raab, N.  V.; Rabadan Trejo, R.  I.; Rachwal, B.; Rademacker, J.  H.; Rajagopalan, R.; Rama, M.; Ramos Pernas, M.; Rangel, M.  S.; Ratnikov, F.; Raven, G.; Rebollo De Miguel, M.; Redi, F.; Reich, J.; Reiss, F.; Remon Alepuz, C.; Ren, Z.; Resmi, P.  K.; Ribatti, R.; Ricci, A.  M.; Ricciardi, S.; Richardson, K.; Richardson-Slipper, M.; Rinnert, K.; Robbe, P.; Robertson, G.; Rodrigues, A.  B.; Rodrigues, E.; Rodriguez Fernandez, E.; Rodriguez Lopez, J.  A.; Rodriguez Rodriguez, E.; Rolf, D.  L.; Rollings, A.; Roloff, P.; Romanovskiy, V.; Romero Lamas, M.; Romero Vidal, A.; Roth, J.  D.; Rotondo, M.; Rudolph, M.  S.; Ruf, T.; Ruiz Fernandez, R.  A.; Ruiz Vidal, J.; Ryzhikov, A.; Ryzka, J.; Saborido Silva, J.  J.; Sagidova, N.; Sahoo, N.; Saitta, B.; Salomoni, M.; Sanchez Gras, C.; Sanderswood, I.; Santacesaria, R.; Santamarina Rios, C.; Santimaria, M.; Santovetti, E.; Saranin, D.; Sarpis, G.; Sarpis, M.; Sarti, A.; Satriano, C.; Satta, A.; Saur, M.; Savrina, D.; Sazak, H.; Scantlebury Smead, L.  G.; Scarabotto, A.; Schael, S.; Scherl, S.; Schiller, M.; Schindler, H.; Schmelling, M.; Schmidt, B.; Schmitt, S.; Schneider, O.; Schopper, A.; Schubiger, M.; Schulte, S.; Schune, M.  H.; Schwemmer, R.; Sciascia, B.; Sciuccati, A.; Sellam, S.; Semennikov, A.; Senghi Soares, M.; Sergi, A.; Serra, N.; Sestini, L.; Seuthe, A.; Shang, Y.; Shangase, D.  M.; Shapkin, M.; Shchemerov, I.; Shchutska, L.; Shears, T.; Shekhtman, L.; Shen, Z.; Sheng, S.; Shevchenko, V.; Shi, B.; Shields, E.  B.; Shimizu, Y.; Shmanin, E.; Shorkin, R.; Shupperd, J.  D.; Siddi, B.  G.; Silva Coutinho, R.; Simi, G.; Simone, S.; Singla, M.; Skidmore, N.; Skuza, R.; Skwarnicki, T.; Slater, M.  W.; Smallwood, J.  C.; Smeaton, J.  G.; Smith, E.; Smith, K.; Smith, M.; Snoch, A.; Soares Lavra, L.; Sokoloff, M.  D.; Soler, F.  J.  P.; Solomin, A.; Solovev, A.; Solovyev, I.; Song, R.; Souza De Almeida, F.  L.; Souza De Paula, B.; Spaan, B.; Spadaro Norella, E.; Spedicato, E.; Spiridenkov, E.; Spradlin, P.; Sriskaran, V.; Stagni, F.; Stahl, M.; Stahl, S.; Stanislaus, S.; Stein, E.  N.; Steinkamp, O.; Stenyakin, O.; Stevens, H.; Stone, S.; Strekalina, D.; Y.  S, Su; Suljik, F.; Sun, J.; Sun, L.; Sun, Y.; Svihra, P.; Swallow, P.  N.; Swientek, K.; Szabelski, A.; Szumlak, T.; Szymanski, M.; Tan, Y.; Taneja, S.; Tanner, A.  R.; Tat, M.  D.; Terentev, A.; Teubert, F.; Thomas, E.; Thompson, D.  J.  D.; Thomson, K.  A.; Tilquin, H.; Tisserand, V.; T’Jampens, S.; Tobin, M.; Tomassetti, L.; Tonani, G.; Tong, X.; Torres Machado, D.; Tou, D.  Y.; Trilov, S.  M.; Trippl, C.; Tuci, G.; Tully, A.; Tuning, N.; Ukleja, A.; Unverzagt, D.  J.; Usachov, A.; Ustyuzhanin, A.; Uwer, U.; Vagner, A.; Vagnoni, V.; Valassi, A.; Valenti, G.; Valls Canudas, N.; van Beuzekom, M.; Van Dijk, M.; Van Hecke, H.; van Herwijnen, E.; Van Hulse, C.  B.; van Veghel, M.; Vazquez Gomez, R.; Vazquez Regueiro, P.; Vázquez Sierra, C.; Vecchi, S.; Velthuis, J.  J.; Veltri, M.; Venkateswaran, A.; Veronesi, M.; Vesterinen, M.; Vieira, D.; Vieites Diaz, M.; Vilasis-Cardona, X.; Vilella Figueras, E.; Villa, A.; Vincent, P.; Volle, F.  C.; vom Bruch, D.; Vorobyev, A.; Vorobyev, V.; Voropaev, N.; Vos, K.; Vrahas, C.; Waldi, R.; Walsh, J.; Wan, G.; Wang, C.; Wang, G.; Wang, J.; Wang, J.; Wang, J.; Wang, J.; Wang, M.; Wang, R.; Wang, X.; Wang, Y.; Wang, Z.; Wang, Z.; Wang, Z.; Ward, J.  A.; Watson, N.  K.; Websdale, D.; Wei, Y.; Weisser, C.; Westhenry, B.  D.  C.; White, D.  J.; Whitehead, M.; Wiederhold, A.  R.; Wiedner, D.; Wilkinson, G.; Wilkinson, M.  K.; Williams, I.; Williams, M.; Williams, M.  R.  J.; Williams, R.; Wilson, F.  F.; Wislicki, W.; Witek, M.; Witola, L.; Wong, C.  P.; Wormser, G.; Wotton, S.  A.; Wu, H.; Wu, J.; Wyllie, K.; Xiang, Z.; Xiao, D.; Xie, Y.; Xu, A.; Xu, J.; Xu, L.; Xu, L.; Xu, M.; Xu, Q.; Xu, Z.; Xu, Z.; Yang, D.; Yang, S.; Yang, X.; Yang, Y.; Yang, Z.; Yang, Z.; Yeomans, L.  E.; Yeroshenko, V.; Yeung, H.; Yin, H.; Yu, J.; Yuan, X.; Zaffaroni, E.; Zavertyaev, M.; Zdybal, M.; Zenaiev, O.; Zeng, M.; Zhang, C.; Zhang, D.; Zhang, L.; Zhang, S.; Zhang, S.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Zharkova, A.; Zhelezov, A.; Zheng, Y.; Zhou, T.; Zhou, X.; Zhou, Y.; Zhovkovska, V.; Zhu, X.; Zhu, X.; Zhu, Z.; Zhukov, V.; Zou, Q.; Zucchelli, S.; Zuliani, D.; Zunica, G.

doi:10.1103/PhysRevLett.131.041804

A search for the very rare D 0 → μ + μ − decay is performed using data collected by the LHCb experiment in proton-proton collisions at √ s = 7 , 8, and 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb − 1 . The search is optimized for D 0 mesons from D * + → D 0 π + decays but is also sensitive to D 0 mesons from other sources. No evidence for an excess of events over the expected background is observed. An upper limit on the branching fraction of this decay is set at B ( D 0 → μ + μ − ) < 3.1 × 10 − 9 at a 90% C.L. This represents the world’s most stringent limit, constraining models of physics beyond the standard model.