# Search for the decays $B_s^0\to\tau^+\tau^-$ and $B^0\to\tau^+\tau^-$

**Authors:** LHCb collaboration: R. Aaij, B. Adeva, M. Adinolfi, Z. Ajaltouni, S., Akar, J. Albrecht, F. Alessio, M. Alexander, S. Ali, G. Alkhazov, P. Alvarez, Cartelle, A.A. Alves Jr, S. Amato, S. Amerio, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini,, G. Andreassi, M. Andreotti, J.E. Andrews, R.B. Appleby, F. Archilli, P., d'Argent, J. Arnau Romeu, A. Artamonov, M. Artuso, E. Aslanides, G. Auriemma,, M. Baalouch, I. Babuschkin, S. Bachmann, J.J. Back, A. Badalov, C. Baesso, S., Baker, V. Balagura, W. Baldini, A. Baranov, R.J. Barlow, C. Barschel, S., Barsuk, W. Barter, F. Baryshnikov, M. Baszczyk, V. Batozskaya, B. Batsukh, V., Battista, A. Bay, L. Beaucourt, J. Beddow, F. Bedeschi, I. Bediaga, A., Beiter, L.J. Bel, V. Bellee, N. Belloli, K. Belous, I. Belyaev, E. Ben-Haim,, G. Bencivenni, S. Benson, S. Beranek, A. Berezhnoy, R. Bernet, A. Bertolin,, C. Betancourt, F. Betti, M.-O. Bettler, M. van Beuzekom, Ia. Bezshyiko, S., Bifani, P. Billoir, A. Birnkraut, A. Bitadze, A. Bizzeti, T. Blake, F. Blanc,, J. Blouw, S. Blusk, V. Bocci, T. Boettcher, A. Bondar, N. Bondar, W., Bonivento, I. Bordyuzhin, A. Borgheresi, S. Borghi, M. Borisyak, M. Borsato,, F. Bossu, M. Boubdir, T.J.V. Bowcock, E. Bowen, C. Bozzi, S. Braun, T., Britton, J. Brodzicka, E. Buchanan, C. Burr, A. Bursche, J. Buytaert, S., Cadeddu, R. Calabrese, M. Calvi, M. Calvo Gomez, A. Camboni, P. Campana, D.H., Campora Perez, L. Capriotti, A. Carbone, G. Carboni, R. Cardinale, A., Cardini, P. Carniti, L. Carson, K. Carvalho Akiba, G. Casse, L. Cassina, L., Castillo Garcia, M. Cattaneo, G. Cavallero, R. Cenci, D. Chamont, M. Charles,, Ph. Charpentier, G. Chatzikonstantinidis, M. Chefdeville, S. Chen, S.-F., Cheung, V. Chobanova, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, X. Cid Vidal, G. Ciezarek,, P.E.L. Clarke, M. Clemencic, H.V. Cliff, J. Closier, V. Coco, J. Cogan, E., Cogneras, V. Cogoni, L. Cojocariu, P. Collins, A. Comerma-Montells, A. Contu,, A. Cook, G. Coombs, S. Coquereau, G. Corti, M. Corvo, C.M. Costa Sobral, B., Couturier, G.A. Cowan, D.C. Craik, A. Crocombe, M. Cruz Torres, S. Cunliffe,, R. Currie, C. D'Ambrosio, F. Da Cunha Marinho, E. Dall'Occo, J. Dalseno,, P.N.Y. David, A. Davis, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, J.M. De, Miranda, L. De Paula, M. De Serio, P. De Simone, C.T. Dean, D. Decamp, M., Deckenhoff, L. Del Buono, H.-P. Dembinski, M. Demmer, A. Dendek, D. Derkach,, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, A. Di Canto, P. Di Nezza, H. Dijkstra, F., Dordei, M. Dorigo, A. Dosil Su\'arez, A. Dovbnya, K. Dreimanis, L. Dufour, G., Dujany, K. Dungs, P. Durante, R. Dzhelyadin, M. Dziewiecki, A. Dziurda, A., Dzyuba, N. D\'el\'eage, S. Easo, M. Ebert, U. Egede, V. Egorychev, S., Eidelman, S. Eisenhardt, U. Eitschberger, R. Ekelhof, L. Eklund, S. Ely, S., Esen, H.M. Evans, T. Evans, A. Falabella, N. Farley, S. Farry, R. Fay, D., Fazzini, D. Ferguson, G. Fernandez, A. Fernandez Prieto, F. Ferrari, F., Ferreira Rodrigues, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, R.A. Fini, M. Fiore, M., Fiorini, M. Firlej, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, K. Fohl, M., Fontana, F. Fontanelli, D.C. Forshaw, R. Forty, V. Franco Lima, M. Frank, C., Frei, J. Fu, W. Funk, E. Furfaro, C. F\"arber, A. Gallas Torreira, D. Galli,, S. Gallorini, S. Gambetta, M. Gandelman, P. Gandini, Y. Gao, L.M. Garcia, Martin, J. Garc\'ia Pardi\~nas, J. Garra Tico, L. Garrido, P.J. Garsed, D., Gascon, C. Gaspar, L. Gavardi, G. Gazzoni, D. Gerick, E. Gersabeck, M., Gersabeck, T. Gershon, Ph. Ghez, S. Gian\`i, V. Gibson, O.G. Girard, L., Giubega, K. Gizdov, V.V. Gligorov, D. Golubkov, A. Golutvin, A. Gomes, I.V., Gorelov, C. Gotti, E. Govorkova, R. Graciani Diaz, L.A. Granado Cardoso, E., Graug\'es, E. Graverini, G. Graziani, A. Grecu, R. Greim, P. Griffith, L., Grillo, B.R. Gruberg Cazon, O. Gr\"unberg, E. Gushchin, Yu. Guz, T. Gys, C., G\"obel, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S.C. Haines,, B. Hamilton, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, S.T. Harnew, J., Harrison, M. Hatch, J. He, T. Head, A. Heister, K. Hennessy, P. Henrard, L., Henry, E. van Herwijnen, M. He{\ss}, A. Hicheur, D. Hill, C. Hombach, H., Hopchev, Z.-C. Huard, W. Hulsbergen, T. Humair, M. Hushchyn, D. Hutchcroft,, M. Idzik, P. Ilten, R. Jacobsson, J. Jalocha, E. Jans, A. Jawahery, F. Jiang,, M. John, D. Johnson, C.R. Jones, C. Joram, B. Jost, N. Jurik, S. Kandybei, M., Karacson, J.M. Kariuki, S. Karodia, M. Kecke, M. Kelsey, M. Kenzie, T. Ketel,, E. Khairullin, B. Khanji, C. Khurewathanakul, T. Kirn, S. Klaver, K., Klimaszewski, T. Klimkovich, S. Koliiev, M. Kolpin, I. Komarov, R. Kopecna,, P. Koppenburg, A. Kosmyntseva, S. Kotriakhova, A. Kozachuk, M. Kozeiha, L., Kravchuk, M. Kreps, P. Krokovny, F. Kruse, W. Krzemien, W. Kucewicz, M., Kucharczyk, V. Kudryavtsev, A.K. Kuonen, K. Kurek, T. Kvaratskheliya, D., Lacarrere, G. Lafferty, A. Lai, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, T. Latham, C., Lazzeroni, R. Le Gac, J. van Leerdam, A. Leflat, J. Lefran\c{c}ois, R., Lef\`evre, F. Lemaitre, E. Lemos Cid, O. Leroy, T. Lesiak, B. Leverington, T., Li, Y. Li, Z. Li, T. Likhomanenko, R. Lindner, F. Lionetto, X. Liu, D. Loh,, I. Longstaff, J.H. Lopes, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, H. Luo, A. Lupato,, E. Luppi, O. Lupton, A. Lusiani, X. Lyu, F. Machefert, F. Maciuc, O. Maev, K., Maguire, S. Malde, A. Malinin, T. Maltsev, G. Manca, G. Mancinelli, P., Manning, J. Maratas, J.F. Marchand, U. Marconi, C. Marin Benito, M., Marinangeli, P. Marino, J. Marks, G. Martellotti, M. Martin, M. Martinelli,, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, D. Martins Tostes, L.M. Massacrier, A., Massafferri, R. Matev, A. Mathad, Z. Mathe, C. Matteuzzi, A. Mauri, E., Maurice, B. Maurin, A. Mazurov, M. McCann, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows,, F. Meier, D. Melnychuk, M. Merk, A. Merli, E. Michielin, D.A. Milanes, M.-N., Minard, D.S. Mitzel, A. Mogini, J. Molina Rodriguez, I.A. Monroy, S. Monteil,, M. Morandin, A. Mord\`a, M.J. Morello, O. Morgunova, J. Moron, A.B. Morris,, R. Mountain, F. Muheim, M. Mulder, M. Mussini, D. M\"uller, J. M\"uller, K., M\"uller, V. M\"uller, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, A. Nandi, I., Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, M. Neuner, T.D. Nguyen,, C. Nguyen-Mau, S. Nieswand, R. Niet, N. Nikitin, T. Nikodem, A. Nogay, A., Novoselov, D.P. O'Hanlon, A. Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, S. Ogilvy, R., Oldeman, C.J.G. Onderwater, A. Ossowska, J.M. Otalora Goicochea, P. Owen, A., Oyanguren, P.R. Pais, A. Palano, M. Palutan, A. Papanestis, M. Pappagallo,, L.L. Pappalardo, C. Pappenheimer, W. Parker, C. Parkes, G. Passaleva, A., Pastore, M. Patel, C. Patrignani, A. Pearce, A. Pellegrino, G. Penso, M. Pepe, Altarelli, S. Perazzini, P. Perret, L. Pescatore, K. Petridis, A. Petrolini,, A. Petrov, M. Petruzzo, E. Picatoste Olloqui, B. Pietrzyk, M. Pikies, D., Pinci, A. Pistone, A. Piucci, V. Placinta, S. Playfer, M. Plo Casasus, T., Poikela, F. Polci, M Poli Lener, A. Poluektov, I. Polyakov, E. Polycarpo,, G.J. Pomery, S. Ponce, A. Popov, D. Popov, B. Popovici, S. Poslavskii, C., Potterat, E. Price, J. Prisciandaro, C. Prouve, V. Pugatch, A. Puig Navarro,, G. Punzi, C. Qian, W. Qian, R. Quagliani, B. Rachwal, J.H. Rademacker, M., Rama, M. Ramos Pernas, M.S. Rangel, I. Raniuk, F. Ratnikov, G. Raven, F., Redi, S. Reichert, A.C. dos Reis, C. Remon Alepuz, V. Renaudin, S. Ricciardi,, S. Richards, M. Rihl, K. Rinnert, V. Rives Molina, P. Robbe, A.B. Rodrigues,, E. Rodrigues, J.A. Rodriguez Lopez, P. Rodriguez Perez, A. Rogozhnikov, S., Roiser, A. Rollings, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, J.W. Ronayne, M., Rotondo, M.S. Rudolph, T. Ruf, P. Ruiz Valls, J.J. Saborido Silva, E., Sadykhov, N. Sagidova, B. Saitta, V. Salustino Guimaraes, D. Sanchez Gonzalo,, C. Sanchez Mayordomo, B. Sanmartin Sedes, R. Santacesaria, C. Santamarina, Rios, M. Santimaria, E. Santovetti, A. Sarti, C. Satriano, A. Satta, D.M., Saunders, D. Savrina, S. Schael, M. Schellenberg, M. Schiller, H. Schindler,, M. Schlupp, M. Schmelling, T. Schmelzer, B. Schmidt, O. Schneider, A., Schopper, H.F. Schreiner, K. Schubert, M. Schubiger, M.-H. Schune, R., Schwemmer, B. Sciascia, A. Sciubba, A. Semennikov, A. Sergi, N. Serra, J., Serrano, L. Sestini, P. Seyfert, M. Shapkin, I. Shapoval, Y. Shcheglov, T., Shears, L. Shekhtman, V. Shevchenko, B.G. Siddi, R. Silva Coutinho, L. Silva, de Oliveira, G. Simi, S. Simone, M. Sirendi, N. Skidmore, T. Skwarnicki, E., Smith, I.T. Smith, J. Smith, M. Smith, l. Soares Lavra, M.D. Sokoloff, F.J.P., Soler, B. Souza De Paula, B. Spaan, P. Spradlin, S. Sridharan, F. Stagni, M., Stahl, S. Stahl, P. Stefko, S. Stefkova, O. Steinkamp, S. Stemmle, O., Stenyakin, H. Stevens, S. Stoica, S. Stone, B. Storaci, S. Stracka, M.E., Stramaglia, M. Straticiuc, U. Straumann, L. Sun, W. Sutcliffe, K. Swientek,, V. Syropoulos, M. Szczekowski, T. Szumlak, S. T'Jampens, A. Tayduganov, T., Tekampe, G. Tellarini, F. Teubert, E. Thomas, J. van Tilburg, M.J. Tilley, V., Tisserand, M. Tobin, S. Tolk, L. Tomassetti, D. Tonelli, S. Topp-Joergensen,, F. Toriello, R. Tourinho Jadallah Aoude, E. Tournefier, S. Tourneur, K., Trabelsi, M. Traill, M.T. Tran, M. Tresch, A. Trisovic, A. Tsaregorodtsev, P., Tsopelas, A. Tully, N. Tuning, A. Ukleja, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, C. Vacca,, V. Vagnoni, A. Valassi, S. Valat, G. Valenti, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez, Regueiro, S. Vecchi, M. van Veghel, J.J. Velthuis, M. Veltri, G. Veneziano,, A. Venkateswaran, T.A. Verlage, M. Vernet, M. Vesterinen, J.V. Viana Barbosa,, B. Viaud, D. Vieira, M. Vieites Diaz, H. Viemann, X. Vilasis-Cardona, M., Vitti, V. Volkov, A. Vollhardt, B. Voneki, A. Vorobyev, V. Vorobyev, C., Vo{\ss}, J.A. de Vries, C. V\'azquez Sierra, R. Waldi, C. Wallace, R., Wallace, J. Walsh, J. Wang, D.R. Ward, H.M. Wark, N.K. Watson, D. Websdale,, A. Weiden, M. Whitehead, J. Wicht, G. Wilkinson, M. Wilkinson, M. Williams,, M.P. Williams, M. Williams, T. Williams, F.F. Wilson, J. Wimberley, M.A., Winn, J. Wishahi, W. Wislicki, M. Witek, G. Wormser, S.A. Wotton, K. Wraight,, K. Wyllie, Y. Xie, Z. Xing, Z. Xu, Z. Yang, Z Yang, Y. Yao, H. Yin, J. Yu, X., Yuan, O. Yushchenko, K.A. Zarebski, M. Zavertyaev, L. Zhang, Y. Zhang, A., Zhelezov, Y. Zheng, X. Zhu, V. Zhukov, S. Zucchelli

arXiv: 1703.02508 · 2017-08-01

## TL;DR

This paper reports the first direct limit on the decay $B_s^0\to\tau^+\tau^-$ and the best current limit on $B^0\to\tau^+\tau^-$, using LHCb data to search for these rare processes.

## Contribution

It provides the first direct experimental upper limit on $B_s^0\to\tau^+\tau^-$ decay and improves the limit on $B^0\to\tau^+\tau^-$ using proton-proton collision data.

## Key findings

- Upper limit on $\mathcal{B}(B_s^0\to\tau^+\tau^-) < 6.8\times 10^{-3}$ at 95% CL
- Upper limit on $\mathcal{B}(B^0\to\tau^+\tau^-) < 2.1\times 10^{-3}$ at 95% CL
- First direct limit on $B_s^0\to\tau^+\tau^-$ decay

## Abstract

A search for the rare decays $B_s^0\to\tau^+\tau^-$ and $B^0\to\tau^+\tau^-$ is performed using proton--proton collision data collected with the LHCb detector. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 3fb$^{-1}$ collected in 2011 and 2012. The $\tau$ leptons are reconstructed through the decay $\tau^-\to\pi^-\pi^+\pi^-\nu_{\tau}$. Assuming no contribution from $B^0\to\tau^+\tau^-$ decays, an upper limit is set on the branching fraction $\mathcal{B}(B_s^0\to\tau^+\tau^-) < 6.8\times 10^{-3}$ at 95% confidence level. If instead no contribution from $B_s^0\to\tau^+\tau^-$ decays is assumed, the limit is $\mathcal{B}(B^0\to\tau^+\tau^-)< 2.1 \times 10^{-3}$ at 95% confidence level. These results correspond to the first direct limit on $\mathcal{B}(B_s^0\to\tau^+\tau^-)$ and the world's best limit on $\mathcal{B}(B^0\to\tau^+\tau^-)$.

## Full text

_Full body text omitted from this summary view._ Fetch the complete paper as Markdown: https://tomesphere.com/paper/1703.02508/full.md

## Figures

12 figures with captions in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1703.02508/full.md

## References

47 references — full list in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1703.02508/full.md

---
Source: https://tomesphere.com/paper/1703.02508