Search for heavy Majorana neutrino in lepton number violating decays of D→Kπe+e+

Ablikim, M.; Achasov, M.  N.; Ahmed, S.; Albrecht, M.; Alekseev, M.; Amoroso, A.; F.  F., An; An, Q.; Bai, J.  Z.; Bai, Y.; Bakina, O.; Baldini Ferroli, R.; Ban, Y.; Begzsuren, K.; Bennett, D.  W.; Bennett, J.  V.; Berger, N.; Bertani, M.; Bettoni, D.; Bianchi, F.; Boger, E.; Boyko, I.; Briere, R.  A.; Cai, H.; Cai, X.; Cakir, O.; Calcaterra, A.; Cao, G.  F.; Cetin, S.  A.; Chai, J.; Chang, J.  F.; Chelkov, G.; Chen, G.; Chen, H.  S.; Chen, J.  C.; Chen, M.  L.; Chen, P.  L.; Chen, S.  J.; Chen, X.  R.; Chen, Y.  B.; Cheng, W.; Chu, X.  K.; Cibinetto, G.; Cossio, F.; Dai, H.  L.; Dai, J.  P.; Dbeyssi, A.; Dedovich, D.; Deng, Z.  Y.; Denig, A.; Denysenko, I.; Destefanis, M.; De Mori, F.; Ding, Y.; Dong, C.; Dong, J.; Dong, L.  Y.; Dong, M.  Y.; Dou, Z.  L.; S.  X., Du; Duan, P.  F.; Fang, J.; Fang, S.  S.; Fang, Y.; Farinelli, R.; Fava, L.; Fegan, S.; Feldbauer, F.; Felici, G.; Feng, C.  Q.; Fioravanti, E.; Fritsch, M.; C.  D., Fu; Gao, Q.; Gao, X.  L.; Gao, Y.; Gao, Y.  G.; Gao, Z.; Garillon, B.; Garzia, I.; Gilman, A.; Goetzen, K.; Gong, L.; Gong, W.  X.; Gradl, W.; Greco, M.; M.  H., Gu; Y.  T., Gu; Guo, A.  Q.; Guo, R.  P.; Guo, Y.  P.; Guskov, A.; Haddadi, Z.; Han, S.; Hao, X.  Q.; Harris, F.  A.; K.  L., He; X.  Q., He; Heinsius, F.  H.; Held, T.; Heng, Y.  K.; Hou, Z.  L.; H.  M., Hu; J.  F., Hu; Hu, T.; Hu, Y.; Huang, G.  S.; Huang, J.  S.; Huang, X.  T.; Huang, X.  Z.; Huang, Z.  L.; Hussain, T.; Ikegami Andersson, W.; Irshad, M.; Ji, Q.; Q.  P., Ji; X.  B., Ji; X.  L., Ji; Jiang, X.  S.; Jiang, X.  Y.; Jiao, J.  B.; Jiao, Z.; Jin, D.  P.; Jin, S.; Jin, Y.; Johansson, T.; Julin, A.; Kalantar-Nayestanaki, N.; Kang, X.  S.; Kavatsyuk, M.; B.  C., Ke; Keshk, I.  K.; Khan, T.; Khoukaz, A.; Kiese, P.; Kiuchi, R.; Kliemt, R.; Koch, L.; Kolcu, O.  B.; Kopf, B.; Kornicer, M.; Kuemmel, M.; Kuessner, M.; Kupsc, A.; Kurth, M.; Kühn, W.; Lange, J.  S.; Larin, P.; Lavezzi, L.; Leithoff, H.; Li, C.; Cheng, Li; D.  M., Li; Li, F.; F.  Y., Li; Li, G.; 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; Liang, H.; Liang, Y.  F.; Liang, Y.  T.; Liao, G.  R.; Liao, L.  Z.; Libby, J.; Lin, C.  X.; Lin, D.  X.; Liu, 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; Long, Y.  F.; Lou, X.  C.; H.  J., Lu; J.  G., Lu; Lu, Y.; Y.  P., Lu; Luo, C.  L.; Luo, M.  X.; Luo, T.; Luo, X.  L.; Lusso, S.; Lyu, X.  R.; F.  C., Ma; H.  L., Ma; L.  L., Ma; M.  M., Ma; Q.  M., Ma; Ma, T.; X.  N., Ma; X.  Y., Ma; Y.  M., Ma; Maas, F.  E.; Maggiora, M.; Maldaner, S.; Malik, Q.  A.; Mangoni, A.; Mao, Y.  J.; Mao, Z.  P.; Marcello, S.; Meng, Z.  X.; Messchendorp, J.  G.; Mezzadri, G.; Min, J.; Mitchell, R.  E.; X.  H., Mo; Y.  J., Mo; Morales Morales, C.; Muchnoi, N.  Yu.; Muramatsu, H.; Mustafa, A.; Nefedov, Y.; Nerling, F.; Nikolaev, I.  B.; Ning, Z.; Nisar, S.; Niu, S.  L.; Niu, X.  Y.; Olsen, S.  L.; Ouyang, Q.; Pacetti, S.; Pan, Y.; Papenbrock, M.; Patteri, P.; Pelizaeus, M.; Pellegrino, J.; Peng, H.  P.; Peng, Z.  Y.; Peters, K.; Pettersson, J.; Ping, J.  L.; Ping, R.  G.; Pitka, A.; Poling, R.; Prasad, V.; H.  R., Qi; Qi, M.; T.  Y., Qi; Qian, S.; Qiao, C.  F.; Qin, N.; Qin, X.  S.; Qin, Z.  H.; Qiu, J.  F.; S.  Q., Qu; Rashid, K.  H.; Redmer, C.  F.; Richter, M.; Ripka, M.; Rivetti, A.; Rolo, M.; Rong, G.; Rosner, Ch.; Sarantsev, A.; Savrié, M.; Schoenning, K.; Shan, W.; Shan, X.  Y.; Shao, M.; Shen, C.  P.; Shen, P.  X.; Shen, X.  Y.; Sheng, H.  Y.; Shi, X.; Song, J.  J.; Song, W.  M.; Song, X.  Y.; Sosio, S.; Sowa, C.; Spataro, S.; Sun, 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.; Tan, Y.  T.; Tang, C.  J.; Tang, G.  Y.; Tang, X.; Tapan, I.; Tiemens, M.; Tsednee, B.; Uman, I.; Wang, 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; Weber, T.; Wei, D.  H.; Weidenkaff, P.; Wen, S.  P.; Wiedner, U.; Wolke, M.; L.  H., Wu; L.  J., Wu; Wu, Z.; Xia, L.; Xia, Y.; Xiao, D.; Xiao, Y.  J.; Xiao, Z.  J.; Xie, Y.  G.; Xie, Y.  H.; Xiong, X.  A.; Xiu, Q.  L.; G.  F., Xu; J.  J., Xu; Xu, L.; Q.  J., Xu; Q.  N., Xu; X.  P., Xu; Yan, F.; Yan, L.; Yan, W.  B.; Yan, W.  C.; Yan, Y.  H.; Yang, H.  J.; Yang, H.  X.; Yang, L.; Yang, R.  X.; Yang, Y.  H.; Yang, Y.  X.; Yang, Yifan; Yang, Z.  Q.; Ye, M.; M.  H., Ye; Yin, J.  H.; You, Z.  Y.; B.  X., Yu; C.  X., Yu; J.  S., Yu; J.  S., Yu; Yuan, C.  Z.; Yuan, Y.; Yuncu, A.; Zafar, A.  A.; Zeng, Y.; Zhang, 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.; Zhao, 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.; Zhemchugov, A.; Zheng, B.; Zheng, J.  P.; Zheng, Y.  H.; Zhong, B.; Zhou, L.; Zhou, Q.; Zhou, X.; Zhou, X.  K.; Zhou, X.  R.; Zhou, X.  Y.; Zhou, Xiaoyu; Zhou, Xu; Zhu, 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.; Zhuang, J.; Zou, B.  S.; Zou, J.  H.

doi:10.1103/PhysRevD.99.112002

Using a data sample with 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 (νm) in the lepton number violating decays D→Kπe+e+. No significant signal is observed, and the upper limits on the branching fraction at the 90% confidence level are set to be B(D0→K-π-e+e+)<2.8×10-6, B(D+→KS0π-e+e+)<3.3×10-6 and B(D+→K-π0e+e+)<8.5×10-6. The Majorana neutrino is searched for with different mass assumptions ranging from 0.25 to 1.0 GeV/c2 in the decays D0→K-e+νm,νm→π-e+ and D+→KS0e+νm,νm→π-e+, and the upper limits on the branching fraction at the 90% confidence level are at the level of 10-7∼10-6, depending on the mass of the Majorana neutrino. The constraints on the mixing matrix element |Veνm|2 are also evaluated.