Search for lepton-flavor-violating tau-lepton decays to ℓγ at Belle
Authors:   The BELLE collaboration, Uno K. , Hayasaka K. , Inami K. , Adachi I. , Aihara H. , Asner D. M. , Atmacan H. , Aushev T. , Ayad R. , Babu V. , Bennett J. , Bernlochner F. , Bessner M. , Bhardwaj V. , Biswal J. , Bobrov A. , Bonvicini G. , Bozek A. , Bračko M. , Campajola M. , Červenkov D. , Chang M.-C. , Cho H. E. , Cho K. , Cho S.-J. , Choi S.-K. , Choi Y. , Choudhury S. , Cinabro D. , Cunliffe S. , Dash N. , Di Capua F. , Dingfelder J. , Doležal Z. , Dong T. V. , Eidelman S. , Epifanov D. , Ferber T. , Frey A. , Fulsom B. G. , Garg R. , Gaur V. , Gabyshev N. , Garmash A. , Giri A. , Goldenzweig P. , Hadjivasiliou C. , Hara T. , Hartbrich O. , Hayashii H. , Hernandez Villanueva M. , Hou W.-S. , Hsu C.-L. , Iijima T. , Inguglia G. , Ishikawa A. , Itoh R. , Iwasaki M. , Jacobs W. W. , Jin Y. , Joo K. K. , Kang K. H. , Kato Y. , Kichimi H. , Kiesling C. , Kim C. H. , Kim D. Y. , Kim K.-H. , Kim S. H. , Kodyš P. , Konno T. , Korobov A. , Korpar S. , Kovalenko E. , Križan P. , Kroeger R. , Krokovny P. , Kuhr T. , Kumar M. , Kumar R. , Kumara K. , Kuzmin A. , Kwon Y.-J. , Lai Y.-T. , Lange J. S. , Lee S. C. , Li Y. B. , Gioi L. Li , Libby J. , Lieret K. , Liventsev D. , MacQueen C. , Masuda M. , Matsuoka K. , Matvienko D. , Merola M. , Metzner F. , Miyabayashi K. , Mizuk R. , Mohanty G. B. , Nakao M. , Nakazawa H. , Natochii A. , Nayak L. , Niiyama M. , Nisar N. K. , Nishida S. , Nishimura K. , Ogawa K. , Ogawa S. , Oskin P. , Pakhlov P. , Pakhlova G. , Pardi S. , Park H. , Park S.-H. , Paul S. , Pestotnik R. , Piilonen L. E. , Podobnik T. , Prencipe E. , Prim M. T. , Röhrken M. , Rostomyan A. , Rout N. , Russo G. , Sahoo D. , Sakai Y. , Sandilya S. , Sangal A. , Santelj L. , Sanuki T. , Savinov V. , Schnell G. , Schwanda C. , Seino Y. , Senyo K. , Sevior M. E. , Sharma C. , Shen C. P. , Shiu J.-G. , Shwartz B. , Simon F. , Sokolov A. , Solovieva E. , Starič M. , Stottler Z. S. , Sumihama M. , Sumiyoshi T. , Sutcliffe W. , Takizawa M. , Tanida K. , Tao Y. , Tenchini F. , Trabelsi K. , Uchida M. , Uehara S. , Uglov T. , Unno Y. , Uno S. , Urquijo P. , Ushiroda Y. , Usov Y. , Vahsen S. E. , Van Tonder R. , Varner G. , Vinokurova A. , Vossen A. , Waheed E. , Wang C. H. , Wang E. , Wang M.-Z. , Wang X. L. , Werbycka O. , Won E. , Yabsley B. D. , Yan W. , Ye H. , Yin J. H. , Yusa Y. , Zhang Z. P. , Zhilich V. , Zhukova V. 
Published: October 2021

Abstract

Charged lepton flavor violation is forbidden in the Standard Model but possible in several new physics scenarios. In many of these models, the radiative decays τ± → ℓ±γ (ℓ = e, μ) are predicted to have a sizeable probability, making them particularly interesting channels to search at various experiments. An updated search via τ± → ℓ±γ using full data of the Belle experiment, corresponding to an integrated luminosity of 988 fb−1, is reported for charged lepton flavor violation. No significant excess over background predictions from the Standard Model is observed, and the upper limits on the branching fractions, $$ \mathcal{B} $$
B
(τ± → μ±γ) ≤ 4.2 × 10−8 and $$ \mathcal{B} $$
B
(τ± → e±γ) ≤ 5.6 × 10−8, are set at 90% confidence level.