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Preprint PUBDB-2024-04805
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Test of light-lepton universality in $\tau$ decays with the Belle II experiment

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2024

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Report No.: Belle II Preprint 2024-002; KEK Preprint 2023-49; arXiv:2405.14625

Abstract: We present a measurement of the ratio $R_\mu = \mathcal{B}(\tau^-\to \mu^-\bar\nu_\mu\nu_\tau) / \mathcal{B}(\tau^-\to e^-\bar\nu_e\nu_\tau)$ of branching fractions $\mathcal{B}$ of the $\tau$ lepton decaying to muons or electrons using data collected with the Belle II detector at the SuperKEKB $e^+e^-$ collider. The sample has an integrated luminosity of 362 fb$^{-1}$ at a centre-of-mass energy of 10.58 GeV. Using an optimised event selection, a binned maximum likelihood fit is performed using the momentum spectra of the electron and muon candidates. The result, $R_\mu = 0.9675 \pm 0.0007 \pm 0.0036$, where the first uncertainty is statistical and the second is systematic, is the most precise to date. It provides a stringent test of the light-lepton universality, translating to a ratio of the couplings of the muon and electron to the $W$ boson in $\tau$ decays of $0.9974 \pm 0.0019$, in agreement with the standard model expectation of unity.

Keyword(s): electron, momentum spectrum ; muon, coupling ; BELLE ; universality ; GeV ; branching ratio ; KEK-B ; lepton ; statistical

Contributing Institute(s):
  1. BELLE II Experiment (BELLE)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
Experiment(s):
  1. KEK: BELLE I/II

Appears in the scientific report 2024
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Journal of high energy physics 2024(8), 205 () [10.1007/JHEP08(2024)205]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

 Record created 2024-06-20, last modified 2024-10-27
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