# Search for the lepton-flavour-violating decays   $B^{0}_{s}\to\tau^{\pm}\mu^{\mp}$ and $B^{0}\to\tau^{\pm}\mu^{\mp}$

**Authors:** LHCb collaboration: R. Aaij, C. Abell\'an Beteta, B. Adeva, M., Adinolfi, C.A. Aidala, Z. Ajaltouni, S. Akar, P. Albicocco, J. Albrecht, F., Alessio, M. Alexander, A. Alfonso Albero, G. Alkhazov, P. Alvarez Cartelle,, A.A. Alves Jr, S. Amato, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, G. Andreassi, M., Andreotti, J.E. Andrews, F. Archilli, J. Arnau Romeu, A. Artamonov, M., Artuso, K. Arzymatov, E. Aslanides, M. Atzeni, B. Audurier, S. Bachmann, J.J., Back, S. Baker, V. Balagura, W. Baldini, A. Baranov, R.J. Barlow, S. Barsuk,, W. Barter, M. Bartolini, F. Baryshnikov, V. Batozskaya, B. Batsukh, A., Battig, V. Battista, A. Bay, F. Bedeschi, I. Bediaga, A. Beiter, L.J. Bel, V., Belavin, S. Belin, N. Beliy, V. Bellee, K. Belous, I. Belyaev, G. Bencivenni,, E. Ben-Haim, S. Benson, S. Beranek, A. Berezhnoy, R. Bernet, D. Berninghoff,, E. Bertholet, A. Bertolin, C. Betancourt, F. Betti, M.O. Bettler, Ia., Bezshyiko, S. Bhasin, J. Bhom, M.S. Bieker, S. Bifani, P. Billoir, A., Birnkraut, A. Bizzeti, M. Bj{\o}rn, M.P. Blago, T. Blake, F. Blanc, S. Blusk,, D. Bobulska, V. Bocci, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bondar, N. Bondar,, S. Borghi, M. Borisyak, M. Borsato, M. Boubdir, T.J.V. Bowcock, C. Bozzi, S., Braun, A. Brea Rodriguez, M. Brodski, J. Brodzicka, A. Brossa Gonzalo, D., Brundu, E. Buchanan, A. Buonaura, C. Burr, A. Bursche, J.S. Butter, J., Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, R. Calabrese, S. Cali, R., Calladine, 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, K. Carvalho Akiba, A. Casais Vidal, G. Casse, M. Cattaneo, G., Cavallero, R. Cenci, M.G. Chapman, M. Charles, Ph. Charpentier, G., Chatzikonstantinidis, M. Chefdeville, V. Chekalina, C. Chen, S. Chen, S.-G., Chitic, V. Chobanova, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, P. Ciambrone, X. Cid Vidal,, G. Ciezarek, F. Cindolo, P.E.L. Clarke, M. Clemencic, H.V. Cliff, J. Closier,, J.L. Cobbledick, V. Coco, J.A.B. Coelho, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu,, P. Collins, T. Colombo, A. Comerma-Montells, A. Contu, G. Coombs, S., Coquereau, G. Corti, C.M. Costa Sobral, B. Couturier, G.A. Cowan, D.C. Craik,, A. Crocombe, M. Cruz Torres, R. Currie, C.L. Da Silva, E. Dall'Occo, J., Dalseno, C. D'Ambrosio, A. Danilina, P. d'Argent, A. Davis, O. De Aguiar, Francisco, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, J.M. De Miranda, L. De, Paula, M. De Serio, P. De Simone, J.A. de Vries, C.T. Dean, W. Dean, D., Decamp, L. Del Buono, B. Delaney, H.-P. Dembinski, M. Demmer, A. Dendek, D., Derkach, O. Deschamps, F. Desse, F. Dettori, B. Dey, A. Di Canto, P. Di, Nezza, S. Didenko, H. Dijkstra, F. Dordei, M. Dorigo, A.C. dos Reis, A. Dosil, Su\'arez, L. Douglas, A. Dovbnya, K. Dreimanis, L. Dufour, G. Dujany, P., Durante, J.M. Durham, D. Dutta, R. Dzhelyadin, M. Dziewiecki, A. Dziurda, A., Dzyuba, S. Easo, U. Egede, V. Egorychev, S. Eidelman, S. Eisenhardt, U., Eitschberger, R. Ekelhof, S. Ek-In, L. Eklund, S. Ely, A. Ene, S. Escher, S., Esen, T. Evans, A. Falabella, C. F\"arber, N. Farley, S. Farry, D. Fazzini,, M. F\'eo, P. Fernandez Declara, A. Fernandez Prieto, F. Ferrari, L. Ferreira, Lopes, F. Ferreira Rodrigues, S. Ferreres Sole, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov,, R.A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret,, M. Fontana, F. Fontanelli, R. Forty, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M., Frank, C. Frei, J. Fu, W. Funk, E. Gabriel, A. Gallas Torreira, D. Galli, S., Gallorini, S. Gambetta, Y. Gan, M. Gandelman, P. Gandini, Y. Gao, L.M. Garcia, Martin, J. Garc\'ia Pardi\~nas, B. Garcia Plana, J. Garra Tico, L. Garrido,, D. Gascon, C. Gaspar, G. Gazzoni, D. Gerick, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T., Gershon, D. Gerstel, Ph. Ghez, V. Gibson, O.G. Girard, P. Gironella Gironell,, L. Giubega, K. Gizdov, V.V. Gligorov, C. G\"obel, D. Golubkov, A. Golutvin,, A. Gomes, I.V. Gorelov, C. Gotti, E. Govorkova, J.P. Grabowski, R. Graciani, Diaz, L.A. Granado Cardoso, E. Graug\'es, E. Graverini, G. Graziani, A., Grecu, R. Greim, P. Griffith, L. Grillo, L. Gruber, B.R. Gruberg Cazon, C., Gu, E. Gushchin, A. Guth, Yu. Guz, T. Gys, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou,, G. Haefeli, C. Haen, S.C. Haines, B. Hamilton, Q. Han, X. Han, T.H. Hancock,, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. Harrison, C. Hasse, M. Hatch, J. He, M., Hecker, K. Heijhoff, K. Heinicke, A. Heister, K. Hennessy, L. Henry, M., He{\ss}, J. Heuel, A. Hicheur, R. Hidalgo Charman, D. Hill, M. Hilton, P.H., Hopchev, J. Hu, W. Hu, W. Huang, Z.C. Huard, W. Hulsbergen, T. Humair, M., Hushchyn, D. Hutchcroft, D. Hynds, P. Ibis, M. Idzik, P. Ilten, A. Inglessi,, A. Inyakin, K. Ivshin, R. Jacobsson, S. Jakobsen, J. Jalocha, E. Jans, B.K., Jashal, 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, N., Kazeev, M. Kecke, F. Keizer, M. Kelsey, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, A., Kharisova, C. Khurewathanakul, K.E. Kim, T. Kirn, V.S. Kirsebom, S. Klaver,, K. Klimaszewski, S. Koliiev, M. Kolpin, A. Kondybayeva, A. Konoplyannikov, P., Kopciewicz, R. Kopecna, P. Koppenburg, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, M., Kozeiha, L. Kravchuk, M. Kreps, F. Kress, S. Kretzschmar, P. Krokovny, W., Krupa, W. Krzemien, W. Kucewicz, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, G.J. Kunde,, A.K. Kuonen, T. Kvaratskheliya, D. Lacarrere, G. Lafferty, A. Lai, D., Lancierini, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, T. Latham, C. Lazzeroni, R. Le, Gac, R. Lef\`evre, A. Leflat, F. Lemaitre, O. Leroy, T. Lesiak, B., Leverington, H. Li, P.-R. Li, X. Li, Y. Li, Z. Li, X. Liang, T. Likhomanenko,, R. Lindner, F. Lionetto, V. Lisovskyi, G. Liu, X. Liu, D. Loh, A. Loi, J., Lomba Castro, I. Longstaff, J.H. Lopes, G. Loustau, G.H. Lovell, D. Lucchesi,, M. Lucio Martinez, Y. Luo, A. Lupato, E. Luppi, O. Lupton, A. Lusiani, X., Lyu, F. Machefert, F. Maciuc, V. Macko, P. Mackowiak, S. Maddrell-Mander, O., Maev, K. Maguire, D. Maisuzenko, M.W. Majewski, S. Malde, B. Malecki, A., Malinin, T. Maltsev, H. Malygina, G. Manca, G. Mancinelli, D. Marangotto, J., Maratas, J.F. Marchand, U. Marconi, C. Marin Benito, M. Marinangeli, P., Marino, J. Marks, P.J. Marshall, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M., Martinelli, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Massafferri, M., Materok, R. Matev, A. Mathad, Z. Mathe, V. Matiunin, C. Matteuzzi, K.R., Mattioli, A. Mauri, E. Maurice, B. Maurin, M. McCann, A. McNab, R. McNulty,, J.V. Mead, B. Meadows, C. Meaux, N. Meinert, D. Melnychuk, M. Merk, A. Merli,, E. Michielin, D.A. Milanes, E. Millard, M.-N. Minard, O. Mineev, L. Minzoni,, D.S. Mitzel, A. M\"odden, A. Mogini, R.D. Moise, T. Momb\"acher, I.A. Monroy,, S. Monteil, M. Morandin, G. Morello, M.J. Morello, J. Moron, A.B. Morris, R., Mountain, H. Mu, F. Muheim, M. Mukherjee, M. Mulder, D. M\"uller, J., M\"uller, K. M\"uller, V. M\"uller, C.H. Murphy, D. Murray, P. Naik, T., Nakada, R. Nandakumar, A. Nandi, T. Nanut, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri,, S. Neubert, N. Neufeld, R. Newcombe, T.D. Nguyen, C. Nguyen-Mau, S. Nieswand,, R. Niet, N. Nikitin, N.S. Nolte, A. Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, S., Ogilvy, D.P. O'Hanlon, R. Oldeman, C.J.G. Onderwater, J. D. Osborn, A., Ossowska, J.M. Otalora Goicochea, T. Ovsiannikova, P. Owen, A. Oyanguren,, P.R. Pais, T. Pajero, A. Palano, M. Palutan, G. Panshin, A. Papanestis, M., Pappagallo, L.L. Pappalardo, W. Parker, C. Parkes, G. Passaleva, A. Pastore,, M. Patel, C. Patrignani, A. Pearce, A. Pellegrino, G. Penso, M. Pepe, Altarelli, S. Perazzini, D. Pereima, P. Perret, L. Pescatore, K. Petridis, A., Petrolini, A. Petrov, S. Petrucci, M. Petruzzo, B. Pietrzyk, G. Pietrzyk, M., Pikies, M. Pili, D. Pinci, J. Pinzino, F. Pisani, A. Piucci, V. Placinta, S., Playfer, J. Plews, M. Plo Casasus, F. Polci, M. Poli Lener, M. Poliakova, A., Poluektov, N. Polukhina, I. Polyakov, E. Polycarpo, G.J. Pomery, S. Ponce, A., Popov, D. Popov, S. Poslavskii, E. Price, C. Prouve, V. Pugatch, A. Puig, Navarro, H. Pullen, G. Punzi, W. Qian, J. Qin, R. Quagliani, B. Quintana,, N.V. Raab, B. Rachwal, J.H. Rademacker, M. Rama, M. Ramos Pernas, M.S., Rangel, F. Ratnikov, G. Raven, M. Ravonel Salzgeber, M. Reboud, F. Redi, S., Reichert, F. Reiss, C. Remon Alepuz, Z. Ren, V. Renaudin, S. Ricciardi, S., Richards, K. Rinnert, P. Robbe, A. Robert, A.B. Rodrigues, E. Rodrigues, J.A., Rodriguez Lopez, M. Roehrken, S. Roiser, A. Rollings, V. Romanovskiy, A., Romero Vidal, J.D. Roth, M. Rotondo, M.S. Rudolph, T. Ruf, J. Ruiz Vidal,, J.J. Saborido Silva, N. Sagidova, B. Saitta, V. Salustino Guimaraes, C., Sanchez Gras, C. Sanchez Mayordomo, B. Sanmartin Sedes, R. Santacesaria, C., Santamarina Rios, M. Santimaria, E. Santovetti, G. Sarpis, A. Sarti, C., Satriano, A. Satta, M. Saur, D. Savrina, S. Schael, M. Schellenberg, M., Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, T. Schmelzer, B. Schmidt, O., Schneider, A. Schopper, H.F. Schreiner, M. Schubiger, S. Schulte, M.H., Schune, R. Schwemmer, B. Sciascia, A. Sciubba, A. Semennikov, E.S. Sepulveda,, A. Sergi, N. Serra, J. Serrano, L. Sestini, A. Seuthe, P. Seyfert, M., Shapkin, T. Shears, L. Shekhtman, V. Shevchenko, E. Shmanin, B.G. Siddi, R., Silva Coutinho, L. Silva de Oliveira, G. Simi, S. Simone, I. Skiba, N., Skidmore, T. Skwarnicki, M.W. Slater, J.G. Smeaton, E. Smith, I.T. Smith, M., Smith, M. Soares, l. Soares Lavra, M.D. Sokoloff, F.J.P. Soler, B. Souza De, Paula, B. Spaan, E. Spadaro Norella, P. Spradlin, F. Stagni, M. Stahl, S., Stahl, P. Stefko, S. Stefkova, O. Steinkamp, S. Stemmle, O. Stenyakin, M., Stepanova, H. Stevens, A. Stocchi, S. Stone, S. Stracka, M.E. Stramaglia, M., Straticiuc, U. Straumann, S. Strokov, J. Sun, L. Sun, Y. Sun, K. Swientek, A., Szabelski, T. Szumlak, M. Szymanski, Z. Tang, T. Tekampe, G. Tellarini, F., Teubert, E. Thomas, M.J. Tilley, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, S., Tolk, L. Tomassetti, D. Tonelli, D.Y. Tou, E. Tournefier, M. Traill, M.T., Tran, A. Trisovic, A. Tsaregorodtsev, G. Tuci, A. Tully, N. Tuning, A., Ukleja, A. Usachov, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, A. Vagner, V. Vagnoni, A., Valassi, S. Valat, G. Valenti, M. van Beuzekom, H. Van Hecke, E. van, Herwijnen, C.B. Van Hulse, J. van Tilburg, M. van Veghel, R. Vazquez Gomez,, P. Vazquez Regueiro, C. V\'azquez Sierra, S. Vecchi, J.J. Velthuis, M., Veltri, A. Venkateswaran, M. Vernet, M. Veronesi, M. Vesterinen, J.V. Viana, Barbosa, D. Vieira, M. Vieites Diaz, H. Viemann, X. Vilasis-Cardona, A., Vitkovskiy, M. Vitti, V. Volkov, A. Vollhardt, D. Vom Bruch, B. Voneki, A., Vorobyev, V. Vorobyev, N. Voropaev, R. Waldi, J. Walsh, J. Wang, J. Wang, M., Wang, Y. Wang, Z. Wang, D.R. Ward, H.M. Wark, N.K. Watson, D. Websdale, A., Weiden, C. Weisser, M. Whitehead, G. Wilkinson, M. Wilkinson, I. Williams, M., Williams, M.R.J. Williams, T. Williams, F.F. Wilson, M. Winn, W. Wislicki, M., Witek, G. Wormser, S.A. Wotton, K. Wyllie, Z. Xiang, D. Xiao, Y. Xie, H., Xing, A. Xu, L. Xu, M. Xu, Q. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Yang, Z. Yang, Y. Yao,, L.E. Yeomans, H. Yin, J. Yu, X. Yuan, O. Yushchenko, K.A. Zarebski, M., Zavertyaev, M. Zeng, D. Zhang, L. Zhang, S. Zhang, W.C. Zhang, Y. Zhang, A., Zhelezov, Y. Zheng, Y. Zhou, X. Zhu, V. Zhukov, J.B. Zonneveld, S. Zucchelli

arXiv: 1905.06614 · 2019-12-02

## TL;DR

This study searches for lepton-flavour-violating decays of B mesons into tau and muon, setting the first limits on B_s decay and the best limits on B decay, with no significant signals observed.

## Contribution

It provides the first experimental limits on the branching fractions of $B^{0}_{s}	o	au^{mootnotesize	ext{±}}	ext{mootnotesize	ext{μ}}	ext{mootnotesize	ext{∓}}$ decays and the most stringent limits on $B^{0}	o	au^{mootnotesize	ext{±}}	ext{mootnotesize	ext{μ}}	ext{mootnotesize	ext{∓}}$ decays, using LHCb data.

## Key findings

- No significant signal observed for the decays.
- Upper limit on $B^{0}_{s}	o	au^{mootnotesize	ext{±}}	ext{mootnotesize	ext{μ}}	ext{mootnotesize	ext{∓}}$ branching fraction: < 4.2×10⁻⁵.
- Upper limit on $B^{0}	o	au^{mootnotesize	ext{±}}	ext{mootnotesize	ext{μ}}	ext{mootnotesize	ext{∓}}$ branching fraction: < 1.4×10⁻⁵.

## Abstract

A search for $B^{0}_{s}\to\tau^{\pm}\mu^{\mp}$ and $B^{0}\to\tau^{\pm}\mu^{\mp}$ decays is performed using data corresponding to an integrated luminosity of 3 fb$^{-1}$ of proton-proton collisions, recorded with the LHCb detector in 2011 and 2012. For this search, the $\tau$ lepton is reconstructed in the $\tau^{-}\to\pi^{-}\pi^{+}\pi^{-}\nu_{\tau}$ channel. No significant signal is observed. Assuming no contribution from $B^{0}\to\tau^{\pm}\mu^{\mp}$ decays, an upper limit is set on the $B^{0}_{s}\to\tau^{\pm}\mu^{\mp}$ branching fraction of $\mathcal{B}\left( B^{0}_{s}\to\tau^{\pm}\mu^{\mp}\right) < 4.2\times 10^{-5}$ at $95\%$ confidence level. If instead no contribution from $B^{0}_{s}\to\tau^{\pm}\mu^{\mp}$ decays is assumed, a limit of $\mathcal{B}\left( B^{0}\to\tau^{\pm}\mu^{\mp}\right) < 1.4\times 10^{-5}$ is obtained at $95\%$ confidence level. These are the first limit on $\mathcal{B}\left( B^{0}_{s}\to\tau^{\pm}\mu^{\mp}\right)$ and the world's best limit on $\mathcal{B}\left( B^{0}\to\tau^{\pm}\mu^{\mp}\right)$.

## Full text

_Full body text omitted from this summary view._ Fetch the complete paper as Markdown: https://tomesphere.com/paper/1905.06614/full.md

## Figures

9 figures with captions in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1905.06614/full.md

## References

38 references — full list in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1905.06614/full.md

---
Source: https://tomesphere.com/paper/1905.06614