Search for lepton-flavor-violating $${\tau }^{-}\to {{\ell}}^{-}{K}_{s}^{0}$$ decays at Belle and Belle II

Journal Article · Wed Aug 13 00:00:00 EDT 2025 · Journal of High Energy Physics (Online)

DOI:https://doi.org/10.1007/JHEP08(2025)092· OSTI ID:3006448

Adachi, I.; Aggarwal, L.; Ahmed, H.; Ahn, Y.; Aihara, H.; Akopov, N.; Alghamdi, S.; Alhakami, M.; Aloisio, A.; Althubiti, N.; Amos, K.; Angelsmark, M.; Anh Ky, N.; Antonioli, C.; Asner, D. M.; Atmacan, H.; Aushev, V.; Aversano, M.; Ayad, R.; Babu, V. ; Baghel, N. K.; Bahinipati, S.; Bambade, P.; Banerjee, Sw.; Barrett, M.; Bartl, M.; Baudot, J.; Baur, A.; Beaubien, A.; Becherer, F.; Becker, J.; Bennett, J. V.; Bernlochner, F. U.; Bertacchi, V.; Bertemes, M.; Bertholet, E.; Bessner, M.; Bettarini, S.; Bhuyan, B.; Bianchi, F.; Biswas, D.; Bobrov, A.; Bodrov, D.; Bondar, A.; Bonvicini, G.; Boschetti, A.; Bozek, A.; Bračko, M.; Branchini, P.; Browder, T. E.; Budano, A.; Bussino, S.; Campagna, Q.; Campajola, M.; Cao, L.; Casarosa, G.; Cecchi, C.; Chang, M.-C.; Cheaib, R.; Cheema, P.; Cheon, B. G.; Chilikin, K.; Chin, J.; Chirapatpimol, K.; Cho, H.-E.; Cho, K.; Cho, S.-J.; Choi, S.-K.; Choudhury, S.; Cochran, J.; Consigny, I.; Corona, L.; Cui, J. X.; De La Cruz-Burelo, E.; De La Motte, S. A.; de Marino, G.; De Nardo, G.; De Pietro, G.; de Sangro, R.; Destefanis, M.; Dey, S.; Di Canto, A.; Dingfelder, J.; Doležal, Z.; Domínguez Jiménez, I.; Dong, T. V.; Dorigo, M.; Dugic, K.; Dujany, G.; Ecker, P.; Epifanov, D.; Eppelt, J.; Feichtinger, P.; Ferber, T.; Fillinger, T.; Finck, C.; Finocchiaro, G.; Fodor, A.; Forti, F.; Fulsom, B. G.; Gabrielli, A.; Gale, A.; Garcia-Hernandez, M.; Gaudino, G.; Gaur, V.; Gautam, V.; Gaz, A.; Gellrich, A.; Ghevondyan, G.; Ghosh, D.; Ghumaryan, H.; Giakoustidis, G.; Giordano, R.; Giri, A.; Gironella Gironell, P.; Glazov, A.; Gobbo, B.; Godang, R.; Goldenzweig, P.; Gradl, W.; Graziani, E.; Greenwald, D.; Gruberová, Z.; Guan, Y.; Gudkova, K.; Haide, I.; Han, Y.; Hara, T.; Hayasaka, K.; Hayashii, H.; Hazra, S.; Hearty, C.; Hedges, M. T.; Heidelbach, A.; Heredia de la Cruz, I.; Hernández Villanueva, M.; Higuchi, T.; Hoek, M.; Hohmann, M.; Hoppe, R.; Horak, P.; Hsu, C.-L.; Humair, T.; Iijima, T.; Inami, K.; Inguglia, G.; Ipsita, N.; Ishikawa, A.; Itoh, R.; Iwasaki, M.; Jackson, P.; Jacobi, D.; Jacobs, W. W.; Jaffe, D. E.; Jang, E.-J.; Jia, S.; Jin, Y.; Johnson, A.; Joo, K. K.; Junkerkalefeld, H.; Kaliyar, A. B.; Kandra, J.; Kang, K. H.; Karyan, G.; Kawasaki, T.; Keil, F.; Ketter, C.; Kiesling, C.; Kim, C.-H.; Kim, D. Y.; Kim, J.-Y.; Kim, K.-H.; Kim, Y. J.; Kindo, H.; Kinoshita, K.; Kodyš, P.; Koga, T.; Kohani, S.; Kojima, K.; Korobov, A.; Korpar, S.; Kovalenko, E.; Kowalewski, R.; Križan, P.; Krokovny, P.; Kuhr, T.; Kulii, Y.; Kumar, D.; Kumar, J.; Kumar, R.; Kumara, K.; Kunigo, T.; Kuzmin, A.; Kwon, Y.-J.; Lacaprara, S.; Lalwani, K.; Lam, T.; Lanceri, L.; Lange, J. S.; Lau, T. S.; Laurenza, M.; Lautenbach, K.; Leboucher, R.; Le Diberder, F. R.; Lee, M. J.; Lemettais, C.; Leo, P.; Li, H.-J.; Li, L. K.; Li, Q. M.; Li, W. Z.; Li, Y.; Li, Y. B.; Liao, Y. P.; Libby, J.; Lin, J.; Lin, S.; Lisovskyi, V.; Liu, M. H.; Liu, Q. Y.; Liu, Y.; Liu, Z. Q.; Liventsev, D.; Longo, S.; Lueck, T.; Lyu, C.; Ma, Y.; Madaan, C.; Maggiora, M.; Maharana, S. P.; Maiti, R.; Mancinelli, G.; Manfredi, R.; Manoni, E.; Mantovano, M.; Marcantonio, D.; Marcello, S.; Marinas, C.; Martellini, C.; Martens, A.; Martini, A.; Martinov, T.; Massaccesi, L.; Masuda, M.; Matvienko, D.; Maurya, S. K.; Maushart, M.; McKenna, J. A.; Mehta, R.; Meier, F.; Meleshko, D.; Merola, M.; Miller, C.; Mirra, M.; Mitra, S.; Miyabayashi, K.; Miyake, H.; Mizuk, R.; Mohanty, G. B.; Mondal, S.; Moneta, S.; Moreira de Carvalho, A. L.; Moser, H.-G.; Nakamura, I.; Nakao, M.; Nakazawa, Y.; Naruki, M.; Natkaniec, Z.; Natochii, A.; Nayak, M.; Neu, M.; Nishida, S.; Ogawa, S.; Okubo, R.; Ono, H.; Onuki, Y.; Pakhlova, G.; Pardi, S.; Parham, K.; Park, J.; Park, K.; Park, S.-H.; Paschen, B.; Passeri, A.; Patra, S.; Paul, S.; Pedlar, T. K.; Peruzzi, I.; Peschke, R.; Pestotnik, R.; Piccolo, M.; Piilonen, L. E.; Podesta-Lerma, P. L. M.; Podobnik, T.; Pokharel, S.; Prakash, A.; Praz, C.; Prell, S.; Prencipe, E.; Prim, M. T.; Privalov, S.; Purwar, H.; Rados, P.; Raeuber, G.; Raiz, S.; Raj, V.; Ravindran, K.; Rehman, J. U.; Reif, M.; Reiter, S.; Remnev, M.; Reuter, L.; Ricalde Herrmann, D.; Ripp-Baudot, I.; Rizzo, G.; Robertson, S. H.; Roney, J. M.; Rostomyan, A.; Rout, N.; Sanders, D. A.; Sandilya, S.; Santelj, L.; Savinov, V.; Scavino, B.; Schmitz, J.; Schneider, S.; Schnell, G.; Schwanda, C.; Seino, Y.; Selce, A.; Senyo, K.; Serrano, J.; Sevior, M. E.; Sfienti, C.; Shan, W.; Sharma, G.; Shen, C. P.; Shi, X. D.; Shillington, T.; Shimasaki, T.; Shiu, J.-G.; Shtol, D.; Sibidanov, A.; Simon, F.; Singh, J. B.; Skorupa, J.; Sobie, R. J.; Sobotzik, M.; Soffer, A.; Sokolov, A.; Solovieva, E.; Song, W.; Spataro, S.; Spruck, B.; Starič, M.; Stavroulakis, P.; Stefkova, S.; Stroili, R.; Sue, Y.; Sumihama, M.; Sumisawa, K.; Suwonjandee, N.; Svidras, H.; Takahashi, M.; Takizawa, M.; Tamponi, U.; Tanida, K.; Tenchini, F.; Thaller, A.; Tittel, O.; Tiwary, R.; Torassa, E.; Trabelsi, K.; Tsaklidis, I.; Ueda, I.; Uglov, T.; Unger, K.; Unno, Y.; Uno, K.; Uno, S.; Urquijo, P.; Ushiroda, Y.; Vahsen, S. E.; van Tonder, R.; Varvell, K. E.; Veronesi, M.; Vinokurova, A.; Vismaya, V. S.; Vitale, L.; Vobbilisetti, V.; Volpe, R.; Vossen, A.; Wakai, M.; Wallner, S.; Wang, M.-Z.; Warburton, A.; Watanabe, M.; Watanuki, S.; Wessel, C.; Won, E.; Xu, X. P.; Yabsley, B. D.; Yamada, S.; Yan, W.; Yang, S. B.; Yelton, J.; Yin, J. H.; Yoshihara, K.; Yuan, C. Z.; Yuan, J.; Zani, L.; Zeng, F.; Zeyrek, M.; Zhang, B.; Zhilich, V.; Zhou, J. S.; Zhou, Q. D.; Zhu, L.; Žlebčík, R.

We present the results of a search for charged-lepton-flavor violating decays $${\tau }^{-}\to {{\ell}}^{-}{K}_{s}^{0}$$, where ℓ⁻ is either an electron or a muon. We combine e⁺e⁻ data samples recorded by the Belle II experiment at the SuperKEKB collider (428 fb⁻¹) with samples recorded by the Belle experiment at the KEKB collider (980 fb⁻¹) to obtain a sample of 1.3 billion e⁺e⁻ → τ⁺τ⁻ events. We observe 0 and 1 events and set 90% confidence level upper limits of 0.8 × 10⁻⁸ and 1.2 × 10⁻⁸ on the branching fractions of the decay modes $${\tau }^{-}\to {e}^{-}{K}_{S}^{0}$$ and $${\tau }^{-}\to {\mu }^{-}{K}_{S}^{0}$$, respectively. These are the most stringent upper limits to date.

• Research Organization: Univ. of Hawaii, Honolulu, HI (United States)
• Sponsoring Organization: National Science Foundation (NSF); USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
• Grant/Contract Number: AC06-76RL01830; SC0007983; SC0009824; SC0009973; SC0010007; SC0010073; SC0010118; SC0010504; SC0011784; SC0012704; SC0019230; SC0021274; SC0021616; SC0022350; SC0023470
• OSTI ID: 3006448
• Journal Information: Journal of High Energy Physics (Online), Journal Name: Journal of High Energy Physics (Online) Journal Issue: 8 Vol. 2025; ISSN 1029-8479
• Publisher: Springer Nature
• Country of Publication: United States
• Language: English

Related Subjects

beyond Standard Model
flavour physics
tau physics