Test of lepton flavor universality and search for lepton flavor violation in B → Kℓℓ decays
Authors:   The BELLE collaboration, Choudhury S. , Sandilya S. , Trabelsi K. , Giri A. , Aihara H. , Al Said S. , Asner D. M. , Atmacan H. , Aulchenko V. , Aushev T. , Ayad R. , Babu V. , Bahinipati S. , Behera P. , Beleño C. , Belous K. , Bennett J. , Bernlochner F. , Bessner M. , Bhardwaj V. , Bilka T. , Biswal J. , Bonvicini G. , Bozek A. , Bračko M. , Browder T. E. , Campajola M. , Červenkov D. , Chang M.-C. , Chang P. , Chekelian V. , Chen A. , Cheon B. G. , Chilikin K. , Cho K. , Choi S.-K. , Choi Y. , Cinabro D. , Cunliffe S. , Dash N. , De Nardo G. , Dhamija R. , Di Capua F. , Dingfelder J. , Doležal Z. , Dong T. V. , Dossett D. , Dubey S. , Eidelman S. , Epifanov D. , Ferber T. , Ferlewicz D. , Fulsom B. G. , Garg R. , Gaur V. , Gabyshev N. , Garmash A. , Goldenzweig P. , Golob B. , Greenwald D. , Hadjivasiliou C. , Hartbrich O. , Hayashii H. , Hedges M. T. , Hernandez Villanueva M. , Higuchi T. , Hou W.-S. , Hsu C.-L. , Iijima T. , Inami K. , Ishikawa A. , Itoh R. , Iwasaki M. , Iwasaki Y. , Jacobs W. W. , Jang E.-J. , Jeon H. B. , Jia S. , Jin Y. , Joo C. W. , Joo K. K. , Kahn J. , Kaliyar A. B. , Kang K. H. , Karyan G. , Kichimi H. , Kiesling C. , Kim B. H. , Kim D. Y. , Kim K.-H. , Kim K. T. , Kim S. H. , Kim Y.-K. , Kinoshita K. , Kodyš P. , Korpar S. , Kotchetkov D. , Križan P. , Kroeger R. , Krokovny P. , Kuhr T. , Kulasiri R. , Kumar R. , Kumara K. , Kuzmin A. , Kwon Y.-J. , Lalwani K. , Lee S. C. , Lewis P. , Li C. H. , Li L. K. , Li Y. B. , Li Gioi L. , Libby J. , Lieret K. , Liptak Z. , Liventsev D. , Luo T. , Masuda M. , Matsuda T. , Matvienko D. , Merola M. , Miyabayashi K. , Mizuk R. , Mohanty G. B. , Mohanty S. , Moon T. J. , Mori T. , Nakamura I. , Nakamura K. R. , Nakao M. , Natkaniec Z. , Natochii A. , Nayak L. , Nayak M. , Niiyama M. , Nisar N. K. , Nishida S. , Ogawa K. , Ono H. , Onuki Y. , Oskin P. , Pakhlov P. , Pakhlova G. , Pardi S. , Park H. , Park S.-H. , Patra S. , Paul S. , Pedlar T. K. , Pestotnik R. , Piilonen L. E. , Podobnik T. , Popov V. , Prencipe E. , Prim M. T. , Rabusov A. , Rostomyan A. , Rout N. , Rozanska M. , Russo G. , Sahoo D. , Sakai Y. , Santelj L. , Sanuki T. , Savinov V. , Schnell G. , Schueler J. , Schwanda C. , Schwartz A. J. , Seino Y. , Senyo K. , Sevior M. E. , Shapkin M. , Shebalin V. , Shiu J.-G. , Shwartz B. , Simon F. , Sokolov A. , Solovieva E. , Stanič S. , Starič M. , Stottler Z. S. , Sumiyoshi T. , Sutcliffe W. , Takizawa M. , Tamponi U. , Tanida K. , Tenchini F. , Uchida M. , Uehara S. , Uglov T. , Unno Y. , Uno S. , Urquijo P. , Ushiroda Y. , Van Tonder R. , Varner G. , Varvell K. E. , Vinokurova A. , Vorobyev V. , Waheed E. , Wang C. H. , Wang E. , Wang M.-Z. , Wang P. , Watanabe M. , Watanuki S. , Wehle S. , Wiechczynski J. , Won E. , Xu X. , Yabsley B. D. , Yan W. , Yang S. B. , Ye H. , Yelton J. , Yin J. H. , Yuan C. Z. , Yusa Y. , Zhang Z. P. , Zhilich V. , Zhukova V. 
Published: March 2021

Abstract

We present measurements of the branching fractions for the decays B → Kμ+μ− and B → Ke+e−, and their ratio (RK), using a data sample of 711 fb−1 that contains 772 × 106$$ B\overline{B} $$
B

B
¯

events. The data were collected at the ϒ(4S) resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy e+e− collider. The ratio RK is measured in five bins of dilepton invariant-mass-squared (q2): q2 ∈ (0.1, 4.0), (4.00, 8.12), (1.0, 6.0), (10.2, 12.8) and (> 14.18) GeV2/c4, along with the whole q2 region. The RK value for q2 ∈ (1.0, 6.0) GeV2/c4 is $$ {1.03}_{-0.24}^{+0.28} $$

1.03

−
0.24

+
0.28

± 0.01. The first and second uncertainties listed are statistical and systematic, respectively. All results for RK are consistent with Standard Model predictions. We also measure CP-averaged isospin asymmetries in the same q2 bins. The results are consistent with a null asymmetry, with the largest difference of 2.6 standard deviations occurring for the q2 ∈ (1.0, 6.0) GeV2/c4 bin in the mode with muon final states. The measured differential branching fractions, $$ d\mathrm{\mathcal{B}} $$
d
ℬ
/dq2, are consistent with theoretical predictions for charged B decays, while the corresponding values are below the expectations for neutral B decays. We have also searched for lepton-flavor-violating B → Kμ±e∓ decays and set 90% confidence-level upper limits on the branching fraction in the range of 10−8 for B+ → K+μ±e∓, and B0 → K0μ±e∓ modes.