Search for B_s<SUP>0</SUP> → <i>l</i><SUP>∓</SUP>τ<SUP>±</SUP> with the semi-leptonic tagging method at Belle

Abstract

jats:titleAjats:scbstract</jats:sc> </jats:title>jats:pWe present a search for the lepton-flavor-violating decays jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$$ {B}_s^0 $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:msubsup mml:miB</mml:mi> mml:mis</mml:mi> mml:mn0</mml:mn> </mml:msubsup> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> → jats:italicℓ</jats:italic>jats:sup∓</jats:sup>jats:italicτ</jats:italic>jats:supjats:italic±</jats:italic></jats:sup>, where jats:italicℓ</jats:italic> = jats:italice, μ</jats:italic>, using the full data sample of 121 fbjats:supjats:italic−</jats:italic>1</jats:sup> collected at the Υ(5jats:italicS</jats:italic>) resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy jats:italice</jats:italic>jats:sup+</jats:sup>jats:italice</jats:italic>jats:supjats:italic−</jats:italic></jats:sup> collider. We use jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$$ {B}_s^0{\overline{B}}_s^0 $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:msubsup mml:miB</mml:mi> mml:mis</mml:mi> mml:mn0</mml:mn> </mml:msubsup> mml:msubsup mml:mover mml:miB</mml:mi> mml:mo¯</mml:mo> </mml:mover> mml:mis</mml:mi> mml:mn0</mml:mn> </mml:msubsup> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> events in which one jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$$ {B}_s^0 $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:msubsup mml:miB</mml:mi> mml:mis</mml:mi> mml:mn0</mml:mn> </mml:msubsup> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> meson is reconstructed in a semileptonic decay mode and the other in the signal mode. We find no evidence for jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$$ {B}_s^0 $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:msubsup mml:miB</mml:mi> mml:mis</mml:mi> mml:mn0</mml:mn> </mml:msubsup> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula>jats:italic→ ℓ</jats:italic>jats:sup∓</jats:sup>jats:italicτ</jats:italic>jats:supjats:italic±</jats:italic></jats:sup> decays and set upper limits on their branching fractions at 90% confidence level as jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$$ \mathcal{B} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:miB</mml:mi> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula>(jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$$ {B}_s^0 $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:msubsup mml:miB</mml:mi> mml:mis</mml:mi> mml:mn0</mml:mn> </mml:msubsup> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula>jats:italic→ e</jats:italic>jats:sup∓</jats:sup>jats:italicτ</jats:italic>jats:supjats:italic±</jats:italic></jats:sup>) jats:italic<</jats:italic> 14 jats:italic×</jats:italic> 10jats:supjats:italic−</jats:italic>4</jats:sup> and jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$$ \mathcal{B} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:miB</mml:mi> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula>(jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$$ {B}_s^0 $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:msubsup mml:miB</mml:mi> mml:mis</mml:mi> mml:mn0</mml:mn> </mml:msubsup> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula>jats:italic→ μ</jats:italic>jats:sup∓</jats:sup>jats:italicτ</jats:italic>jats:supjats:italic±</jats:italic></jats:sup>) jats:italic<</jats:italic> 7jats:italic.</jats:italic>3 jats:italic×</jats:italic> 10jats:supjats:italic−</jats:italic>4</jats:sup>. Our result represents the first upper limit on the jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$$ {B}_s^0 $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:msubsup mml:miB</mml:mi> mml:mis</mml:mi> mml:mn0</mml:mn> </mml:msubsup> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula>jats:italic→ e</jats:italic>jats:sup∓</jats:sup>jats:italicτ</jats:italic>jats:supjats:italic±</jats:italic></jats:sup> decay rate.</jats:p>