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Title: Search for the lepton-flavour violating decays B0 → K*0μ±e∓ and $$ {B}_s^0 $$ → ϕμ±e∓
A bstract A search for the lepton-flavour violating decays B 0 → K *0 μ ± e ∓ and $$ {B}_s^0 $$ B s 0 → ϕμ ± e ∓ is presented, using proton-proton collision data collected by the LHCb detector at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb − 1 . No significant signals are observed and upper limits of $$ {\displaystyle \begin{array}{c}\mathcal{B}\left({B}^0\to {K}^{\ast 0}{\mu}^{+}{e}^{-}\right)<5.7\times {10}^{-9}\left(6.9\times {10}^{-9}\right),\\ {}\mathcal{B}\left({B}^0\to {K}^{\ast 0}{\mu}^{-}{e}^{+}\right)<6.8\times {10}^{-9}\left(7.9\times {10}^{-9}\right),\\ {}\mathcal{B}\left({B}^0\to {K}^{\ast 0}{\mu}^{\pm }{e}^{\mp}\right)<10.1\times {10}^{-9}\left(11.7\times {10}^{-9}\right),\\ {}\mathcal{B}\left({B}_s^0\to \phi {\mu}^{\pm }{e}^{\mp}\right)<16.0\times {10}^{-9}\left(19.8\times {10}^{-9}\right)\end{array}} $$ B B 0 → K ∗ 0 μ + e − < 5.7 × 10 − 9 6.9 × 10 − 9 , B B 0 → K ∗ 0 μ − e + < 6.8 × 10 − 9 7.9 × 10 − 9 , B B 0 → K ∗ 0 μ ± e ∓ < 10.1 × 10 − 9 11.7 × 10 − 9 , B B s 0 → ϕ μ ± e ∓ < 16.0 × 10 − 9 19.8 × 10 − 9 are set at 90% (95%) confidence level. These results constitute the world’s most stringent limits to date, with the limit on the decay $$ {B}_s^0 $$ B s 0 → ϕμ ± e ∓ the first being set. In addition, limits are reported for scalar and left-handed lepton-flavour violating New Physics scenarios.  more » « less
Award ID(s):
2102879
NSF-PAR ID:
10429422
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2023
Issue:
6
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. A bstract A first search for the lepton-flavour violating decays B 0 → K *0 τ ± μ ∓ is presented. The analysis is performed using a sample of proton-proton collision data, collected with the LHCb detector at centre-of-mass energies of 7, 8 and 13 TeV between 2011 and 2018, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb − 1 . No significant signal is observed, and upper limits on the branching fractions are determined to be $$ \mathcal{B}\left({B}^0\to {K}^{\ast 0}{\tau}^{+}{\mu}^{-}\right)<1.0(1.2)\times {10}^{-5} $$ B B 0 → K ∗ 0 τ + μ − < 1.0 1.2 × 10 − 5 and $$ \mathcal{B}\left({B}^0\to {K}^{\ast 0}{\tau}^{-}{\mu}^{+}\right)<8.2(9.8)\times {10}^{-6} $$ B B 0 → K ∗ 0 τ − μ + < 8.2 9.8 × 10 − 6 at the 90% (95%) confidence level. 
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  2. A bstract A search for the $$ {B}_{\mathrm{s}}^0 $$ B s 0 → D *± D ∓ decay is performed using proton-proton collision data at centre-of-mass energies of 7, 8 and 13 TeV collected by the LHCb experiment, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb − 1 . The decay is observed with a high significance and its branching fraction relative to the B 0 → D *± D ∓ decay is measured to be $$ \frac{\mathrm{\mathcal{B}}\left({B}_s^0\to {D}^{\ast \pm }{D}^{\mp}\right)}{\left({B}^0\to {D}^{\ast \pm }{D}^{\mp}\right)}=0.137\pm 0.017\pm 0.002\pm 0.006, $$ ℬ B s 0 → D ∗ ± D ∓ B 0 → D ∗ ± D ∓ = 0.137 ± 0.017 ± 0.002 ± 0.006 , where the first uncertainty is statistical, the second systematic and the third is due to the uncertainty on the ratio of the $$ {B}_{\mathrm{s}}^0 $$ B s 0 and B 0 hadronisation fractions. 
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  3. A bstract Using a data sample of 980 fb − 1 collected with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy e + e − collider, we study the processes of $$ {\Xi}_c^0\to \Lambda {\overline{K}}^{\ast 0} $$ Ξ c 0 → Λ K ¯ ∗ 0 , $$ {\Xi}_c^0\to {\Sigma}^0{\overline{K}}^{\ast 0} $$ Ξ c 0 → Σ 0 K ¯ ∗ 0 , and $$ {\Xi}_c^0\to {\Sigma}^{+}{K}^{\ast -} $$ Ξ c 0 → Σ + K ∗ − for the first time. The relative branching ratios to the normalization mode of $$ {\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+} $$ Ξ c 0 → Ξ − π + are measured to be $$ {\displaystyle \begin{array}{c}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to \Lambda {\overline{K}}^{\ast 0}\right)/\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right)=0.18\pm 0.02\left(\mathrm{stat}.\right)\pm 0.01\left(\mathrm{syst}.\right),\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Sigma}^0{\overline{K}}^{\ast 0}\right)/\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right)=0.69\pm 0.03\left(\mathrm{stat}.\right)\pm 0.03\left(\mathrm{syst}.\right),\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Sigma}^{+}{K}^{\ast -}\right)/\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right)=0.34\pm 0.06\left(\mathrm{stat}.\right)\pm 0.02\left(\mathrm{syst}.\right),\end{array}} $$ B Ξ c 0 → Λ K ¯ ∗ 0 / B Ξ c 0 → Ξ − π + = 0.18 ± 0.02 stat . ± 0.01 syst . , B Ξ c 0 → Σ 0 K ¯ ∗ 0 / B Ξ c 0 → Ξ − π + = 0.69 ± 0.03 stat . ± 0.03 syst . , B Ξ c 0 → Σ + K ∗ − / B Ξ c 0 → Ξ − π + = 0.34 ± 0.06 stat . ± 0.02 syst . , where the uncertainties are statistical and systematic, respectively. We obtain $$ {\displaystyle \begin{array}{c}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to \Lambda {\overline{K}}^{\ast 0}\right)=\left(3.3\pm 0.3\left(\mathrm{stat}.\right)\pm 0.2\left(\mathrm{syst}.\right)\pm 1.0\left(\mathrm{ref}.\right)\right)\times {10}^{-3},\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Sigma}^0{\overline{K}}^{\ast 0}\right)=\left(12.4\pm 0.5\left(\mathrm{stat}.\right)\pm 0.5\left(\mathrm{syst}.\right)\pm 3.6\left(\mathrm{ref}.\right)\right)\times {10}^{-3},\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Sigma}^{+}{K}^{\ast 0}\right)=\left(6.1\pm 1.0\left(\mathrm{stat}.\right)\pm 0.4\left(\mathrm{syst}.\right)\pm 1.8\left(\mathrm{ref}.\right)\right)\times {10}^{-3},\end{array}} $$ B Ξ c 0 → Λ K ¯ ∗ 0 = 3.3 ± 0.3 stat . ± 0.2 syst . ± 1.0 ref . × 10 − 3 , B Ξ c 0 → Σ 0 K ¯ ∗ 0 = 12.4 ± 0.5 stat . ± 0.5 syst . ± 3.6 ref . × 10 − 3 , B Ξ c 0 → Σ + K ∗ 0 = 6.1 ± 1.0 stat . ± 0.4 syst . ± 1.8 ref . × 10 − 3 , where the uncertainties are statistical, systematic, and from $$ \mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right) $$ B Ξ c 0 → Ξ − π + , respectively. The asymmetry parameters $$ \alpha \left({\Xi}_c^0\to \Lambda {\overline{K}}^{\ast 0}\right) $$ α Ξ c 0 → Λ K ¯ ∗ 0 and $$ \alpha \left({\Xi}_c^0\to {\Sigma}^{+}{K}^{\ast -}\right) $$ α Ξ c 0 → Σ + K ∗ − are 0 . 15 ± 0 . 22(stat . ) ± 0 . 04(syst . ) and − 0 . 52 ± 0 . 30(stat . ) ± 0 . 02(syst . ), respectively, where the uncertainties are statistical followed by systematic. 
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  4. null (Ed.)
    A bstract We present a search for the dark photon A ′ in the B 0 → A ′ A ′ decays, where A ′ subsequently decays to e + e − , μ + μ − , and π + π − . The search is performed by analyzing 772 × 10 6 $$ B\overline{B} $$ B B ¯ events collected by the Belle detector at the KEKB e + e − energy-asymmetric collider at the ϒ(4 S ) resonance. No signal is found in the dark photon mass range 0 . 01 GeV /c 2 ≤ m A ′ ≤ 2 . 62 GeV /c 2 , and we set upper limits of the branching fraction of B 0 → A ′ A ′ at the 90% confidence level. The products of branching fractions, $$ \mathrm{\mathcal{B}}\left({B}^0\to A^{\prime }A^{\prime}\right)\times \mathrm{\mathcal{B}}{\left(A\prime \to {e}^{+}{e}^{-}\right)}^2 $$ ℬ B 0 → A ′ A ′ × ℬ A ′ → e + e − 2 and $$ \mathrm{\mathcal{B}}\left({B}^0\to A^{\prime }A^{\prime}\right)\times \mathrm{\mathcal{B}}{\left(A\prime \to {\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)}^2 $$ ℬ B 0 → A ′ A ′ × ℬ A ′ → μ + μ − 2 , have limits of the order of 10 − 8 depending on the A ′ mass. Furthermore, considering A ′ decay rate to each pair of charged particles, the upper limits of $$ \mathrm{\mathcal{B}}\left({B}^0\to A^{\prime }A^{\prime}\right) $$ ℬ B 0 → A ′ A ′ are of the order of 10 − 8 –10 − 5 . From the upper limits of $$ \mathrm{\mathcal{B}}\left({B}^0\to A^{\prime }A^{\prime}\right) $$ ℬ B 0 → A ′ A ′ , we obtain the Higgs portal coupling for each assumed dark photon and dark Higgs mass. The Higgs portal couplings are of the order of 10 − 2 –10 − 1 at $$ {m}_{h\prime}\simeq {m}_{B^0} $$ m h ′ ≃ m B 0 ± 40 MeV /c 2 and 10 − 1 –1 at $$ {m}_{h\prime}\simeq {m}_{B^0} $$ m h ′ ≃ m B 0 ± 3 GeV /c 2 . 
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  5. A bstract Searches for CP violation in the two-body decays $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}{\pi}^0 $$ D s + → h + π 0 and $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}\eta $$ D s + → h + η (where h + denotes a π + or K + meson) are performed using pp collision data collected by the LHCb experiment corresponding to either 9 fb − 1 or 6 fb − 1 of integrated luminosity. The π 0 and η mesons are reconstructed using the e + e − γ final state, which can proceed as three-body decays π 0 → e + e − γ and η → e + e − γ , or via the two-body decays π 0 → γγ and η → γγ followed by a photon conversion. The measurements are made relative to the control modes $$ {D}_{(s)}^{+}\to {K}_{\mathrm{S}}^0{h}^{+} $$ D s + → K S 0 h + to cancel the production and detection asymmetries. The CP asymmetries are measured to be $$ {\displaystyle \begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {\pi}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-1.3\pm 0.9\pm 0.6\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {K}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-3.2\pm 4.7\pm 2.1\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {\pi}^{+}\eta \right)=\left(-0.2\pm 0.8\pm 0.4\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {K}^{+}\eta \right)=\left(-6\pm 10\pm 4\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {K}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-0.8\pm 3.9\pm 1.2\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {\pi}^{+}\eta \right)=\left(0.8\pm 0.7\pm 0.5\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {K}^{+}\eta \right)=\left(0.9\pm 3.7\pm 1.1\right)\%,\end{array}\end{array}\end{array}\end{array}} $$ A CP D + → π + π 0 = − 1.3 ± 0.9 ± 0.6 % , A CP D + → K + π 0 = − 3.2 ± 4.7 ± 2.1 % , A CP D + → π + η = − 0.2 ± 0.8 ± 0.4 % , A CP D + → K + η = − 6 ± 10 ± 4 % , A CP D s + → K + π 0 = − 0.8 ± 3.9 ± 1.2 % , A CP D s + → π + η = 0.8 ± 0.7 ± 0.5 % , A CP D s + → K + η = 0.9 ± 3.7 ± 1.1 % , where the first uncertainties are statistical and the second systematic. These results are consistent with no CP violation and mostly constitute the most precise measurements of $$ {\mathcal{A}}_{CP} $$ A CP in these decay modes to date. 
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