Journal of High Energy Physics (Aug 2025)

Search for lepton flavor-violating decay modes B 0 → K *0 τ ± ℓ ∓ (ℓ = e, μ) with hadronic B-tagging at Belle and Belle II

  • The Belle and Belle II collaboration,
  • I. Adachi,
  • Y. Ahn,
  • H. Aihara,
  • N. Akopov,
  • S. Alghamdi,
  • M. Alhakami,
  • A. Aloisio,
  • K. Amos,
  • M. Angelsmark,
  • N. Anh Ky,
  • C. Antonioli,
  • D. M. Asner,
  • H. Atmacan,
  • V. Aushev,
  • M. Aversano,
  • R. Ayad,
  • V. Babu,
  • H. Bae,
  • N. K. Baghel,
  • S. Bahinipati,
  • P. Bambade,
  • Sw. Banerjee,
  • S. Bansal,
  • M. Barrett,
  • J. Baudot,
  • A. Baur,
  • A. Beaubien,
  • F. Becherer,
  • J. Becker,
  • J. V. Bennett,
  • F. U. Bernlochner,
  • V. Bertacchi,
  • M. Bertemes,
  • E. Bertholet,
  • M. Bessner,
  • S. Bettarini,
  • B. Bhuyan,
  • F. Bianchi,
  • T. Bilka,
  • D. Biswas,
  • A. Bobrov,
  • D. Bodrov,
  • J. Borah,
  • A. Boschetti,
  • A. Bozek,
  • M. Bračko,
  • P. Branchini,
  • R. A. Briere,
  • T. E. Browder,
  • A. Budano,
  • S. Bussino,
  • M. Campajola,
  • L. Cao,
  • G. Casarosa,
  • C. Cecchi,
  • M.-C. Chang,
  • P. Cheema,
  • B. G. Cheon,
  • K. Chilikin,
  • J. Chin,
  • H.-E. Cho,
  • K. Cho,
  • S.-J. Cho,
  • S.-K. Choi,
  • S. Choudhury,
  • I. Consigny,
  • L. Corona,
  • J. X. Cui,
  • E. De La Cruz-Burelo,
  • S. A. De La Motte,
  • G. de Marino,
  • G. De Pietro,
  • R. de Sangro,
  • M. Destefanis,
  • A. Di Canto,
  • J. Dingfelder,
  • Z. Doležal,
  • I. Domínguez Jiménez,
  • T. V. Dong,
  • X. Dong,
  • M. Dorigo,
  • G. Dujany,
  • P. Ecker,
  • D. Epifanov,
  • R. Farkas,
  • P. Feichtinger,
  • T. Ferber,
  • T. Fillinger,
  • C. Finck,
  • G. Finocchiaro,
  • F. Forti,
  • A. Frey,
  • B. G. Fulsom,
  • A. Gale,
  • E. Ganiev,
  • M. Garcia-Hernandez,
  • R. Garg,
  • G. Gaudino,
  • V. Gaur,
  • V. Gautam,
  • A. Gaz,
  • A. Gellrich,
  • D. Ghosh,
  • H. Ghumaryan,
  • G. Giakoustidis,
  • R. Giordano,
  • A. Giri,
  • P. Gironella Gironell,
  • B. Gobbo,
  • R. Godang,
  • O. Gogota,
  • P. Goldenzweig,
  • W. Gradl,
  • E. Graziani,
  • D. Greenwald,
  • K. Gudkova,
  • I. Haide,
  • H. Hayashii,
  • S. Hazra,
  • C. Hearty,
  • M. T. Hedges,
  • A. Heidelbach,
  • G. Heine,
  • I. Heredia de la Cruz,
  • M. Hernández Villanueva,
  • T. Higuchi,
  • M. Hoek,
  • M. Hohmann,
  • P. Horak,
  • C.-L. Hsu,
  • T. Humair,
  • T. Iijima,
  • K. Inami,
  • G. Inguglia,
  • N. Ipsita,
  • A. Ishikawa,
  • R. Itoh,
  • M. Iwasaki,
  • P. Jackson,
  • D. Jacobi,
  • W. W. Jacobs,
  • E.-J. Jang,
  • Q. P. Ji,
  • S. Jia,
  • Y. Jin,
  • A. Johnson,
  • M. Kaleta,
  • J. Kandra,
  • K. H. Kang,
  • G. Karyan,
  • F. Keil,
  • C. Ketter,
  • M. Khan,
  • C. Kiesling,
  • D. Y. Kim,
  • J.-Y. Kim,
  • K.-H. Kim,
  • K. Kinoshita,
  • P. Kodyš,
  • T. Koga,
  • S. Kohani,
  • K. Kojima,
  • A. Korobov,
  • S. Korpar,
  • E. Kovalenko,
  • R. Kowalewski,
  • P. Križan,
  • P. Krokovny,
  • D. Kumar,
  • R. Kumar,
  • K. Kumara,
  • T. Kunigo,
  • A. Kuzmin,
  • Y.-J. Kwon,
  • K. Lalwani,
  • T. Lam,
  • T. S. Lau,
  • M. Laurenza,
  • R. Leboucher,
  • F. R. Le Diberder,
  • M. J. Lee,
  • C. Lemettais,
  • P. Leo,
  • P. M. Lewis,
  • C. Li,
  • H.-J. Li,
  • L. K. Li,
  • W. Z. Li,
  • Y. Li,
  • Y. B. Li,
  • Y. P. Liao,
  • J. Libby,
  • J. Lin,
  • S. Lin,
  • V. Lisovskyi,
  • M. H. Liu,
  • Q. Y. Liu,
  • Y. Liu,
  • Z. Liu,
  • D. Liventsev,
  • S. Longo,
  • T. Lueck,
  • C. Lyu,
  • C. Madaan,
  • M. Maggiora,
  • S. P. Maharana,
  • R. Maiti,
  • G. Mancinelli,
  • R. Manfredi,
  • E. Manoni,
  • M. Mantovano,
  • D. Marcantonio,
  • S. Marcello,
  • C. Marinas,
  • C. Martellini,
  • A. Martens,
  • T. Martinov,
  • L. Massaccesi,
  • M. Masuda,
  • K. Matsuoka,
  • D. Matvienko,
  • M. Maushart,
  • J. A. McKenna,
  • Z. Mediankin Gruberová,
  • F. Meier,
  • D. Meleshko,
  • M. Merola,
  • C. Miller,
  • M. Mirra,
  • S. Mitra,
  • K. Miyabayashi,
  • R. Mizuk,
  • G. B. Mohanty,
  • S. Moneta,
  • H.-G. Moser,
  • R. Mussa,
  • I. Nakamura,
  • M. Nakao,
  • Y. Nakazawa,
  • M. Naruki,
  • Z. Natkaniec,
  • A. Natochii,
  • M. Nayak,
  • M. Neu,
  • S. Nishida,
  • R. Okubo,
  • H. Ono,
  • G. Pakhlova,
  • S. Pardi,
  • K. Parham,
  • H. Park,
  • J. Park,
  • S.-H. Park,
  • A. Passeri,
  • S. Patra,
  • S. Paul,
  • R. Pestotnik,
  • L. E. Piilonen,
  • T. Podobnik,
  • A. Prakash,
  • C. Praz,
  • S. Prell,
  • E. Prencipe,
  • M. T. Prim,
  • I. Prudiiev,
  • H. Purwar,
  • P. Rados,
  • G. Raeuber,
  • S. Raiz,
  • V. Raj,
  • K. Ravindran,
  • J. U. Rehman,
  • M. Reif,
  • S. Reiter,
  • M. Remnev,
  • L. Reuter,
  • D. Ricalde Herrmann,
  • I. Ripp-Baudot,
  • G. Rizzo,
  • S. H. Robertson,
  • J. M. Roney,
  • A. Rostomyan,
  • N. Rout,
  • S. Sandilya,
  • L. Santelj,
  • C. Santos,
  • V. Savinov,
  • B. Scavino,
  • C. Schmitt,
  • J. Schmitz,
  • S. Schneider,
  • G. Schnell,
  • M. Schnepf,
  • K. Schoenning,
  • C. Schwanda,
  • Y. Seino,
  • A. Selce,
  • K. Senyo,
  • J. Serrano,
  • M. E. Sevior,
  • C. Sfienti,
  • W. Shan,
  • X. D. Shi,
  • T. Shillington,
  • J.-G. Shiu,
  • D. Shtol,
  • B. Shwartz,
  • A. Sibidanov,
  • F. Simon,
  • J. Skorupa,
  • R. J. Sobie,
  • M. Sobotzik,
  • A. Soffer,
  • A. Sokolov,
  • E. Solovieva,
  • S. Spataro,
  • B. Spruck,
  • M. Starič,
  • P. Stavroulakis,
  • S. Stefkova,
  • R. Stroili,
  • Y. Sue,
  • M. Sumihama,
  • H. Svidras,
  • M. Takizawa,
  • K. Tanida,
  • F. Tenchini,
  • F. Testa,
  • O. Tittel,
  • R. Tiwary,
  • E. Torassa,
  • K. Trabelsi,
  • F. F. Trantou,
  • I. Tsaklidis,
  • M. Uchida,
  • I. Ueda,
  • T. Uglov,
  • K. Unger,
  • Y. Unno,
  • K. Uno,
  • S. Uno,
  • P. Urquijo,
  • Y. Ushiroda,
  • R. van Tonder,
  • K. E. Varvell,
  • M. Veronesi,
  • A. Vinokurova,
  • V. S. Vismaya,
  • L. Vitale,
  • V. Vobbilisetti,
  • R. Volpe,
  • A. Vossen,
  • S. Wallner,
  • M.-Z. Wang,
  • A. Warburton,
  • M. Watanabe,
  • S. Watanuki,
  • C. Wessel,
  • B. D. Yabsley,
  • S. Yamada,
  • W. Yan,
  • S. B. Yang,
  • K. Yi,
  • J. H. Yin,
  • K. Yoshihara,
  • J. Yuan,
  • Y. Yusa,
  • L. Zani,
  • M. Zeyrek,
  • B. Zhang,
  • V. Zhilich,
  • J. S. Zhou,
  • Q. D. Zhou,
  • L. Zhu,
  • R. Žlebčík

DOI
https://doi.org/10.1007/jhep08(2025)184
Journal volume & issue
Vol. 2025, no. 8
pp. 1 – 22

Abstract

Read online

Abstract We present the results of a search for the charged-lepton-flavor violating decays B 0 → K *0 τ ± ℓ ∓, where ℓ ∓ is either an electron or a muon. The results are based on 365 fb −1 and 711 fb −1 datasets collected with the Belle II and Belle detectors, respectively. We use an exclusive hadronic B-tagging technique, and search for a signal decay in the system recoiling against a fully reconstructed B meson. We find no evidence for B 0 → K *0 τ ± ℓ ∓ decays and set upper limits on the branching fractions in the range of (2.9–6.4)×10 −5 at 90% confidence level.

Keywords