Despite the great successes achieved by the Standard Model (SM) in explaining and predicting the behavior and existence of particles, multiple phenomena are yet to be given a satisfying explanation. Amongst these is Dark Matter (DM), a kind of matter that would permeate the whole Universe and that so far has been observed only via its gravitational interactions. One possible extension of the SM, which may contribute to solve the mystery of DM and/or explain some astrophysical anomalies, are Axion-Like Particles (ALPs). The model taken into consideration in this thesis is of an ALP interacting with SM photons with a coupling strength gaγγ and having mass ma. This thesis describes a search for the direct production of such ALP via the process e+e-→ γa(a → γγ), in the mass range 0.2 < ma < 9.7 GeV/c2. This search is performed using 0.445 fb-1 of data collected in 2018 by the Belle II detector. No evidence for ALPs is found, and a 95%-confidence-level upper limit is set on the coupling constant gaγγ at the level of 10−3 GeV−1. These limits are the strongest to date for 0.2 < ma < 1 GeV/c2. Given that the final state of the e+e- → γa(a → γγ) process is fully neutral, being made up by three photons, a proper kinematic fit with neutral particles may be a powerful tool to improve signal resolution. To achieve such a kinematic fit, a precise knowledge of the photon covariance matrix is needed. Such matrix is obtained from the results of photon resolution studies, whose status and results are presented in this thesis.
Trotz der großen Erfolge, welche das Standardmodell (SM) bei der Erklärung und Vorhersage des Verhaltens und der Existenz von Teilchen erzielt hat, fehlt für mehrere Phänomene noch eine zufriedenstellende Erklärung. Darunter ist Dunkle Materie (DM), eine Art Materie, die scheinbar das gesamte Universum durchdringt und die bislang nur durch ihre gravitative Wechselwirkung beobachtet wurde. Eine mögliche Erweiterung des SM, die dazu beitragen könnte, das Mysterium der DM zu lösen und/oder einige astrophysikalische Anomalien zu erklären, sind Axion-ähnliche Teilchen (ALPs). Das in dieser Arbeit berücksichtigte Modell ist ein ALP, welches mit SM-Photonen mit einer Kopplungsstärke gaγγ wechselwirkt, und eine Masse ma besitzt. Diese Arbeit beschreibt eine Suche nach der direkten Produktion eines solchen ALPs im e+e− → γa(a → γγ) Prozess im Massenbereich 0.2 < ma < 9.7 GeV/c2. Diese Suche wird mit 0.445 fb-1 an Daten durchgeführt, welche 2018 vom Belle II Detektor gesammelt wurden. Es wird kein Hinweis auf ALPs gefunden, und obere Ausschlussgrenzen von 10-3 GeV-1 werden mit einem Konfidenzniveau von 95% auf die Kopplungsstärke gaγγ gesetzt. Diese Ausschlussgrenzen sind für 0.2< ma < 1 GeV/c2 die zurzeit stärksten. Da der Endzustand des e+e−→ γa(a → γγ) Prozesses mit drei Photonen vollständig neutral ist, könnte ein geeigneter kinematischer Fit mit neutralen Teilchen ein wirksames Werkzeug zur Verbesserung der Signalauflösung sein. Um einen solchen kinematischen Fit zu ermöglichen, ist eine genaue Kenntnis der Kovarianzmatrix für Photonen erforderlich. Diese Matrix wird aus den Ergebnissen von Studien der Auflösung von Photonen gewonnen, deren Status und Ergebnisse in dieser Arbeit vorgestellt werden.