Journal of High Energy Physics (Oct 2021)

Search for lepton-flavor-violating tau-lepton decays to ℓγ at Belle

  • The BELLE collaboration,
  • K. Uno,
  • K. Hayasaka,
  • K. Inami,
  • I. Adachi,
  • H. Aihara,
  • D. M. Asner,
  • H. Atmacan,
  • T. Aushev,
  • R. Ayad,
  • V. Babu,
  • J. Bennett,
  • F. Bernlochner,
  • M. Bessner,
  • V. Bhardwaj,
  • J. Biswal,
  • A. Bobrov,
  • G. Bonvicini,
  • A. Bozek,
  • M. Bračko,
  • M. Campajola,
  • D. Červenkov,
  • M.-C. Chang,
  • H. E. Cho,
  • K. Cho,
  • S.-J. Cho,
  • S.-K. Choi,
  • Y. Choi,
  • S. Choudhury,
  • D. Cinabro,
  • S. Cunliffe,
  • N. Dash,
  • F. Di Capua,
  • J. Dingfelder,
  • Z. Doležal,
  • T. V. Dong,
  • S. Eidelman,
  • D. Epifanov,
  • T. Ferber,
  • A. Frey,
  • B. G. Fulsom,
  • R. Garg,
  • V. Gaur,
  • N. Gabyshev,
  • A. Garmash,
  • A. Giri,
  • P. Goldenzweig,
  • C. Hadjivasiliou,
  • T. Hara,
  • O. Hartbrich,
  • H. Hayashii,
  • M. Hernandez Villanueva,
  • W.-S. Hou,
  • C.-L. Hsu,
  • T. Iijima,
  • G. Inguglia,
  • A. Ishikawa,
  • R. Itoh,
  • M. Iwasaki,
  • W. W. Jacobs,
  • Y. Jin,
  • K. K. Joo,
  • K. H. Kang,
  • Y. Kato,
  • H. Kichimi,
  • C. Kiesling,
  • C. H. Kim,
  • D. Y. Kim,
  • K.-H. Kim,
  • S. H. Kim,
  • P. Kodyš,
  • T. Konno,
  • A. Korobov,
  • S. Korpar,
  • E. Kovalenko,
  • P. Križan,
  • R. Kroeger,
  • P. Krokovny,
  • T. Kuhr,
  • M. Kumar,
  • R. Kumar,
  • K. Kumara,
  • A. Kuzmin,
  • Y.-J. Kwon,
  • Y.-T. Lai,
  • J. S. Lange,
  • S. C. Lee,
  • Y. B. Li,
  • L. Li Gioi,
  • J. Libby,
  • K. Lieret,
  • D. Liventsev,
  • C. MacQueen,
  • M. Masuda,
  • K. Matsuoka,
  • D. Matvienko,
  • M. Merola,
  • F. Metzner,
  • K. Miyabayashi,
  • R. Mizuk,
  • G. B. Mohanty,
  • M. Nakao,
  • H. Nakazawa,
  • A. Natochii,
  • L. Nayak,
  • M. Niiyama,
  • N. K. Nisar,
  • S. Nishida,
  • K. Nishimura,
  • K. Ogawa,
  • S. Ogawa,
  • P. Oskin,
  • P. Pakhlov,
  • G. Pakhlova,
  • S. Pardi,
  • H. Park,
  • S.-H. Park,
  • S. Paul,
  • R. Pestotnik,
  • L. E. Piilonen,
  • T. Podobnik,
  • E. Prencipe,
  • M. T. Prim,
  • M. Röhrken,
  • A. Rostomyan,
  • N. Rout,
  • G. Russo,
  • D. Sahoo,
  • Y. Sakai,
  • S. Sandilya,
  • A. Sangal,
  • L. Santelj,
  • T. Sanuki,
  • V. Savinov,
  • G. Schnell,
  • C. Schwanda,
  • Y. Seino,
  • K. Senyo,
  • M. E. Sevior,
  • C. Sharma,
  • C. P. Shen,
  • J.-G. Shiu,
  • B. Shwartz,
  • F. Simon,
  • A. Sokolov,
  • E. Solovieva,
  • M. Starič,
  • Z. S. Stottler,
  • M. Sumihama,
  • T. Sumiyoshi,
  • W. Sutcliffe,
  • M. Takizawa,
  • K. Tanida,
  • Y. Tao,
  • F. Tenchini,
  • K. Trabelsi,
  • M. Uchida,
  • S. Uehara,
  • T. Uglov,
  • Y. Unno,
  • S. Uno,
  • P. Urquijo,
  • Y. Ushiroda,
  • Y. Usov,
  • S. E. Vahsen,
  • R. Van Tonder,
  • G. Varner,
  • A. Vinokurova,
  • A. Vossen,
  • E. Waheed,
  • C. H. Wang,
  • E. Wang,
  • M.-Z. Wang,
  • X. L. Wang,
  • O. Werbycka,
  • E. Won,
  • B. D. Yabsley,
  • W. Yan,
  • H. Ye,
  • J. H. Yin,
  • Y. Yusa,
  • Z. P. Zhang,
  • V. Zhilich,
  • V. Zhukova

DOI
https://doi.org/10.1007/JHEP10(2021)019
Journal volume & issue
Vol. 2021, no. 10
pp. 1 – 16

Abstract

Read online

Abstract Charged lepton flavor violation is forbidden in the Standard Model but possible in several new physics scenarios. In many of these models, the radiative decays τ ± → ℓ ± γ (ℓ = e, μ) are predicted to have a sizeable probability, making them particularly interesting channels to search at various experiments. An updated search via τ ± → ℓ ± γ using full data of the Belle experiment, corresponding to an integrated luminosity of 988 fb −1, is reported for charged lepton flavor violation. No significant excess over background predictions from the Standard Model is observed, and the upper limits on the branching fractions, B $$ \mathcal{B} $$ (τ ± → μ ± γ) ≤ 4.2 × 10 −8 and B $$ \mathcal{B} $$ (τ ± → e ± γ) ≤ 5.6 × 10 −8, are set at 90% confidence level.

Keywords