Search for $B^{0} \to τ^\pm \ell^\mp$ ($\ell=e,μ$) with a hadronic tagging method at Belle

Belle Collaboration, H. Atmacan, A. J. Schwartz, K. Kinoshita, I. Adachi, K. Adamczyk, H. Aihara, S. Al Said, D. M. Asner, V. Aulchenko, T. Aushev, R. Ayad, V. Babu, S. Bahinipati, M. Bauer, P. Behera, K. Belous, J. Bennett, F. Bernlochner, M. Bessner, V. Bhardwaj, B. Bhuyan, T. Bilka, J. Biswal, A. Bobrov, A. Bozek, M. Bračko, P. Branchini, T. E. Browder, A. Budano, M. Campajola, L. Cao, D. Červenkov, M. -C. Chang, P. Chang, V. Chekelian, A. Chen, B. G. Cheon, K. Chilikin, H. E. Cho, K. Cho, S. -K. Choi, Y. Choi, S. Choudhury, D. Cinabro, S. Cunliffe, S. Das, N. Dash, G. De Nardo, G. De Pietro, R. Dhamija, F. Di Capua, J. Dingfelder, Z. Doležal, T. V. Dong, S. Dubey, D. Epifanov, T. Ferber, D. Ferlewicz, A. Frey, B. G. Fulsom, R. Garg, V. Gaur, N. Gabyshev, A. Garmash, A. Giri, P. Goldenzweig, E. Graziani, D. Greenwald, T. Gu, Y. Guan, K. Gudkova, C. Hadjivasiliou, S. Halder, T. Hara, O. Hartbrich, K. Hayasaka, H. Hayashii, W. -S. Hou, C. -L. Hsu, K. Inami, G. Inguglia, A. Ishikawa, R. Itoh, M. Iwasaki, Y. Iwasaki, W. W. Jacobs, S. Jia, Y. Jin, K. K. Joo, A. B. Kaliyar, K. H. Kang, Y. Kato, T. Kawasaki, C. Kiesling, C. H. Kim, D. Y. Kim, K. -H. Kim, S. H. Kim, Y. -K. Kim, P. Kodyš, T. Konno, A. Korobov, S. Korpar, E. Kovalenko, P. Križan, R. Kroeger, P. Krokovny, T. Kuhr, R. Kulasiri, K. Kumara, Y. -J. Kwon, Y. -T. Lai, J. S. Lange, M. Laurenza, S. C. Lee, J. Li, L. K. Li, Y. B. Li, L. Li Gioi, J. Libby, K. Lieret, D. Liventsev, C. MacQueen, M. Masuda, T. Matsuda, D. Matvienko, M. Merola, F. Metzner, K. Miyabayashi, R. Mizuk, G. B. Mohanty, R. Mussa, M. Nakao, Z. Natkaniec, A. Natochii, L. Nayak, M. Nayak, M. Niiyama, N. K. Nisar, S. Nishida, S. Ogawa, H. Ono, Y. Onuki, P. Oskin, P. Pakhlov, G. Pakhlova, S. Pardi, H. Park, S. -H. Park, A. Passeri, S. Paul, T. K. Pedlar, R. Pestotnik, L. E. Piilonen, T. Podobnik, E. Prencipe, M. T. Prim, I. Ripp-Baudot, A. Rostomyan, N. Rout, G. Russo, D. Sahoo, S. Sandilya, A. Sangal, L. Santelj, T. Sanuki, V. Savinov, G. Schnell, J. Schueler, C. Schwanda, Y. Seino, K. Senyo, M. E. Sevior, M. Shapkin, C. Sharma, C. P. Shen, J. -G. Shiu, F. Simon, A. Sokolov, E. Solovieva, M. Starič, Z. S. Stottler, M. Sumihama, K. Sumisawa, T. Sumiyoshi, W. Sutcliffe, U. Tamponi, K. Tanida, Y. Tao, F. Tenchini, K. Trabelsi, M. Uchida, T. Uglov, Y. Unno, K. Uno, S. Uno, P. Urquijo, S. E. Vahsen, R. Van Tonder, G. Varner, K. E. Varvell, A. Vinokurova, E. Waheed, C. H. Wang, E. Wang, M. -Z. Wang, P. Wang, X. L. Wang, M. Watanabe, S. Watanuki, J. Wiechczynski, E. Won, B. D. Yabsley, W. Yan, S. B. Yang, H. Ye, J. Yelton, J. H. Yin, Z. P. Zhang, V. Zhilich, V. Zhukova

Published 2021-08-26Version 1

We present a search for the lepton-flavor-violating decays $B^{0} \to \tau^\pm \ell^\mp$, where $\ell=(e,\,\mu)$, using the full data sample of $772 \times 10^6$ $B \overline{B}$ pairs recorded by the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy $e^+e^-$ collider. We use events in which one $B$ meson is fully reconstructed in a hadronic decay mode. The $\tau^\pm$ lepton is reconstructed indirectly using the momentum of the reconstructed $B$ and that of the $\ell^\mp$ from the signal decay. We find no evidence for $B^{0} \to \tau^\pm \ell^\mp$ decays and set upper limits on their branching fractions at 90% confidence level of $\cal B$($B^{0} \to \tau^\pm \mu^{\mp}$)$ < 1.5 \times 10^{-5}$ and $\cal B$($B^{0} \to \tau^\pm e^{\mp}$)$ < 1.6 \times 10^{-5}$.