Search for Lepton-Flavor-Violating τ Decays to a Lepton and an Invisible Boson at Belle II

I. Adachi, K. Adamczyk, L. Aggarwal, H. Ahmed, H. Aihara, N. Akopov, A. Aloisio, N. Anh Ky, D. M. Asner, T. Aushev, V. Aushev, H. Bae, S. Bahinipati, P. Bambade, Sw Banerjee, J. Baudot, M. Bauer, A. Baur, A. Beaubien, J. BeckerP. K. Behera, J. V. Bennett, E. Bernieri, F. U. Bernlochner, V. Bertacchi, M. Bertemes, E. Bertholet, M. Bessner, S. Bettarini, B. Bhuyan, F. Bianchi, T. Bilka, S. Bilokin, D. Biswas, D. Bodrov, A. Bolz, J. Borah, A. Bozek, M. Bračko, P. Branchini, T. E. Browder, A. Budano, S. Bussino, M. Campajola, L. Cao, G. Casarosa, C. Cecchi, M. C. Chang, P. Chang, R. Cheaib, P. Cheema, V. Chekelian, Y. Q. Chen, B. G. Cheon, K. Chilikin, K. Chirapatpimol, H. E. Cho, K. Cho, S. J. Cho, S. K. Choi, S. Choudhury, D. Cinabro, L. Corona, S. Cunliffe, S. Das, F. Dattola, E. De La Cruz-Burelo, S. A. De La Motte, G. De Nardo, M. De Nuccio, G. De Pietro, R. De Sangro, M. Destefanis, S. Dey, A. De Yta-Hernandez, R. Dhamija, A. Di Canto, F. Di Capua, J. Dingfelder, Z. DoleŽal, I. Domínguez Jiménez, T. V. Dong, M. Dorigo, K. Dort, D. Dossett, S. Dreyer, S. Dubey, G. Dujany, P. Ecker, M. Eliachevitch, D. Epifanov, P. Feichtinger, T. Ferber, D. Ferlewicz, T. Fillinger, C. Finck, G. Finocchiaro, K. Flood, A. Fodor, F. Forti, B. G. Fulsom, A. Gabrielli, E. Ganiev, M. Garcia-Hernandez, V. Gaur, A. Gaz, A. Gellrich, G. Ghevondyan, R. Giordano, A. Giri, A. Glazov, B. Gobbo, R. Godang, P. Goldenzweig, W. Gradl, S. Granderath, E. Graziani, D. Greenwald, Z. Gruberová, T. Gu, K. Gudkova, J. Guilliams, T. Hara, K. Hayasaka, H. Hayashii, S. Hazra, C. Hearty, I. Heredia De La Cruz, M. Hernández Villanueva, A. Hershenhorn, T. Higuchi, E. C. Hill, M. Hohmann, C. L. Hsu, T. Humair, T. Iijima, K. Inami, G. Inguglia, N. Ipsita, A. Ishikawa, S. Ito, R. Itoh, M. Iwasaki, P. Jackson, W. W. Jacobs, D. E. Jaffe, E. J. Jang, Q. P. Ji, S. Jia, Y. Jin, K. K. Joo, H. Junkerkalefeld, H. Kakuno, A. B. Kaliyar, J. Kandra, K. H. Kang, S. Kang, R. Karl, G. Karyan, C. Kiesling, C. H. Kim, D. Y. Kim, K. H. Kim, Y. K. Kim, H. Kindo, K. Kinoshita, P. Kodyš, T. Koga, S. Kohani, K. Kojima, T. Konno, A. Korobov, S. Korpar, E. Kovalenko, R. Kowalewski, T. M.G. Kraetzschmar, P. KriŽan, P. Krokovny, T. Kuhr, J. Kumar, R. Kumar, K. Kumara, T. Kunigo, A. Kuzmin, Y. J. Kwon, S. Lacaprara, T. Lam, L. Lanceri, J. S. Lange, M. Laurenza, K. Lautenbach, R. Leboucher, F. R. Le Diberder, P. Leitl, P. M. Lewis, C. Li, L. K. Li, Y. B. Li, J. Libby, K. Lieret, Z. Liptak, Q. Y. Liu, D. Liventsev, S. Longo, A. Lozar, T. Lueck, T. Luo, C. Lyu, M. Maggiora, R. Maiti, S. Maity, R. Manfredi, E. Manoni, A. Manthei, S. Marcello, C. Marinas, L. Martel, A. Martini, T. Martinov, L. Massaccesi, M. Masuda, T. Matsuda, K. Matsuoka, D. Matvienko, S. K. Maurya, J. A. McKenna, F. Meier, M. Merola, F. Metzner, M. Milesi, C. Miller, K. Miyabayashi, R. Mizuk, G. B. Mohanty, N. Molina-Gonzalez, S. Moneta, H. G. Moser, M. Mrvar, R. Mussa, I. Nakamura, K. R. Nakamura, M. Nakao, H. Nakayama, Y. Nakazawa, A. Narimani Charan, M. Naruki, A. Natochii, L. Nayak, M. Nayak, G. Nazaryan, C. Niebuhr, N. K. Nisar, S. Nishida, S. Ogawa, H. Ono, Y. Onuki, P. Oskin, P. Pakhlov, G. Pakhlova, A. Paladino, A. Panta, E. Paoloni, S. Pardi, K. Parham, H. Park, S. H. Park, B. Paschen, A. Passeri, S. Patra, S. Paul, T. K. Pedlar, I. Peruzzi, R. Peschke, R. Pestotnik, F. Pham, M. Piccolo, L. E. Piilonen, G. Pinna Angioni, P. L.M. Podesta-Lerma, T. Podobnik, S. Pokharel, L. Polat, C. Praz, S. Prell, E. Prencipe, M. T. Prim, H. Purwar, N. Rad, P. Rados, G. Raeuber, S. Raiz, A. Ramirez Morales, M. Reif, S. Reiter, M. Remnev, I. Ripp-Baudot, G. Rizzo, S. H. Robertson, D. Rodríguez Pérez, J. M. Roney, A. Rostomyan, N. Rout, G. Russo, D. A. Sanders, S. Sandilya, A. Sangal, L. Santelj, Y. Sato, V. Savinov, B. Scavino, J. Schueler, C. Schwanda, Y. Seino, A. Selce, K. Senyo, J. Serrano, M. E. Sevior, C. Sfienti, C. P. Shen, X. D. Shi, T. Shillington, J. G. Shiu, B. Shwartz, A. Sibidanov, F. Simon, J. B. Singh, J. Skorupa, R. J. Sobie, A. Soffer, A. Sokolov, E. Solovieva, S. Spataro, B. Spruck, M. Starič, S. Stefkova, Z. S. Stottler, R. Stroili, J. Strube, Y. Sue, M. Sumihama, K. Sumisawa, W. Sutcliffe, S. Y. Suzuki, H. Svidras, M. Takizawa, U. Tamponi, K. Tanida, H. Tanigawa, F. Tenchini, A. Thaller, R. Tiwary, D. Tonelli, E. Torassa, N. Toutounji, K. Trabelsi, M. Uchida, I. Ueda, Y. Uematsu, T. Uglov, K. Unger, Y. Unno, K. Uno, S. Uno, Y. Ushiroda, S. E. Vahsen, R. Van Tonder, G. S. Varner, K. E. Varvell, A. Vinokurova, L. Vitale, V. Vobbilisetti, H. M. Wakeling, E. Wang, M. Z. Wang, X. L. Wang, A. Warburton, M. Watanabe, S. Watanuki, M. Welsch, C. Wessel, J. Wiechczynski, X. P. Xu, B. D. Yabsley, S. Yamada, W. Yan, S. B. Yang, H. Ye, J. Yelton, J. H. Yin, Y. M. Yook, K. Yoshihara, C. Z. Yuan, Y. Yusa, L. Zani, Y. Zhang, V. Zhilich, Q. D. Zhou, X. Y. Zhou, V. I. Zhukova, R. Žlebčík

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

Abstract

We search for lepton-flavor-violating τ-→e-α and τ-→μ-α decays, where α is an invisible spin-0 boson. The search uses electron-positron collisions at 10.58 GeV center-of-mass energy with an integrated luminosity of 62.8 fb-1, produced by the SuperKEKB collider and collected with the Belle II detector. We search for an excess in the lepton-energy spectrum of the known τ-→e-ν¯eντ and τ-→μ-ν¯μντ decays. We report 95% confidence-level upper limits on the branching-fraction ratio B(τ-→e-α)/B(τ-→e-ν¯eντ) in the range (1.1-9.7)×10-3 and on B(τ-→μ-α)/B(τ-→μ-ν¯μντ) in the range (0.7-12.2)×10-3 for α masses between 0 and 1.6 GeV/c2. These results provide the most stringent bounds on invisible boson production from τ decays.

Original languageEnglish
Article number181803
JournalPhysical Review Letters
Volume130
Issue number18
DOIs
StatePublished - 5 May 2023

Fingerprint

Dive into the research topics of 'Search for Lepton-Flavor-Violating τ Decays to a Lepton and an Invisible Boson at Belle II'. Together they form a unique fingerprint.

Cite this