DOI: https://doi.org/10.1103/y968-44v8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42172424
تاريخ النشر: 2026-03-24
المؤلف: R. Aaij وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات فيزياء الجسيمات النظرية والتجريبية
نظرة عامة
في هذا القسم، يقدم المؤلفون تقريرًا عن عمليات البحث الأولية عن التحللات \( B^0 \to K^+ \pi^- \tau^+ \tau^- \) و \( B_s^0 \to K^+ K^- \tau^+ \tau^- \) التي أجريت في تجربة LHCb، باستخدام بيانات تصادم البروتونات مع إضاءة متكاملة قدرها 5.4 fb\(^{-1}\). يتم إعادة بناء لبتونات التاو من خلال قناة التحلل \( \tau^+ \to \mu^+ \nu_\tau \nu_\mu \)، ويتم تحليل النتائج في صناديق من كتلة \( K^+ \pi^- \) أو \( K^+ K^- \). لم يتم الكشف عن أي إشارات، مما أدى إلى تحديد حدود عليا على كسور التفرع لهذه التحللات.
تقدم النتائج أول حدود عليا لـ \( B^0 \to K^+ \pi^- \tau^+ \tau^- \) خارج منطقة \( K^*(892)^0 \) وأول حدود لـ \( B_s^0 \to K^+ K^- \tau^+ \tau^- \). يتم أيضًا ترجمة هذه النتائج إلى حدود للتحللات \( B^0 \to K^*(892)^0 \tau^+ \tau^- \) و \( B_s^0 \to \phi(1020) \tau^+ \tau^- \)، مما يؤدي إلى حدود عليا قدرها \( 2.8 \times 10^{-4} \) (مستوى ثقة 95%) و \( 2.5 \times 10^{-4} \) (مستوى ثقة 90%) للأولى، و \( 4.7 \times 10^{-4} \) (مستوى ثقة 95%) و \( 4.1 \times 10^{-4} \) (مستوى ثقة 90%) للأخيرة. ومن الجدير بالذكر أن الحد لـ \( B^0 \to K^*(892)^0 \tau^+ \tau^- \) يمثل تحسينًا كبيرًا مقارنةً بأفضل حد علوي سابق بمقدار ترتيب من حيث الحجم.
مناقشة
في هذا القسم، يقدم المؤلفون نتائج بحثهم عن التحللات \( B^0 \to K^+ \pi^- \tau^+ \tau^- \) و \( B^0_s \to K^+ K^- \tau^+ \tau^- \) باستخدام بيانات من LHC. تشمل التحليل توزيع مخرجات مصنف BDT للمرشحين المختارين، مع نتائج الملاءمة التي تشير إلى عدم وجود إشارات كبيرة لأي من وضعي التحلل. يتم الإبلاغ عن الحدود العليا على كسور التفرع، حيث تكون الحدود الأكثر صرامة لـ \( B^0 \to K^+ \pi^- \tau^+ \tau^- \) هي \( B < 1.6 \times 10^{-4} \) عند مستوى ثقة 95% (CL) في نطاق الكتلة \( 792 < m_{K^+ \pi^-} < 992 \, \text{MeV}/c^2 \). وبالمثل، بالنسبة لـ \( B^0_s \to K^+ K^- \tau^+ \tau^- \)، الحد العلوي هو \( B < 2.3 \times 10^{-4} \) عند مستوى ثقة 95% CL في نطاق الكتلة \( 980 < m_{K^+ K^-} < 1060 \, \text{MeV}/c^2 \). بالإضافة إلى ذلك، يعيد المؤلفون تفسير هذه النتائج لتحديد حدود على أوضاع التحلل ذات الصلة، مثل \( B^0 \to K^{*0} \tau^+ \tau^- \) و \( B^0_s \to \phi \tau^+ \tau^- \)، محققين حدودًا عليا قدرها \( B < 2.8 \times 10^{-4} \) و \( B < 4.7 \times 10^{-4} \) عند مستوى ثقة 95% CL، على التوالي. توفر هذه النتائج قيودًا أكثر صرامة على معاملات ويلسون \( C_{\tau\tau 9} \) و \( C_{\tau\tau 10} \) مقارنةً بالدراسات السابقة، مما يعزز فهم الفيزياء الجديدة المحتملة في سياق انتقالات \( b \to s \tau^+ \tau^- \). يؤكد المؤلفون على أهمية هذه النتائج في ضوء الشذوذات الأخيرة في قياسات \( R(D^{(*)}) \) ويحددون برنامجًا مستقبليًا للبحث في LHCb للتحقيق بشكل أكبر في هذه أوضاع التحلل.
DOI: https://doi.org/10.1103/y968-44v8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42172424
Publication Date: 2026-03-24
Author(s): R. Aaij et al.
Primary Topic: Particle physics theoretical and experimental studies
Overview
In this section, the authors report on the initial searches for the decays \( B^0 \to K^+ \pi^- \tau^+ \tau^- \) and \( B_s^0 \to K^+ K^- \tau^+ \tau^- \) conducted at the LHCb experiment, utilizing proton-proton collision data with an integrated luminosity of 5.4 fb\(^{-1}\). The tau leptons are reconstructed through the decay channel \( \tau^+ \to \mu^+ \nu_\tau \nu_\mu \), and the results are analyzed in bins of \( K^+ \pi^- \) or \( K^+ K^- \) mass. No signals were detected, leading to the establishment of upper limits on the branching fractions for these decays.
The findings yield the first upper limits for \( B^0 \to K^+ \pi^- \tau^+ \tau^- \) decays outside the \( K^*(892)^0 \) region and the first limits for \( B_s^0 \to K^+ K^- \tau^+ \tau^- \) decays. These results are further translated into limits for the decays \( B^0 \to K^*(892)^0 \tau^+ \tau^- \) and \( B_s^0 \to \phi(1020) \tau^+ \tau^- \), resulting in upper limits of \( 2.8 \times 10^{-4} \) (95% confidence level) and \( 2.5 \times 10^{-4} \) (90% confidence level) for the former, and \( 4.7 \times 10^{-4} \) (95% confidence level) and \( 4.1 \times 10^{-4} \) (90% confidence level) for the latter. Notably, the limit for \( B^0 \to K^*(892)^0 \tau^+ \tau^- \) represents a significant improvement over the previous best upper limit by an order of magnitude.
Discussion
In this section, the authors present the results of their searches for the decays \( B^0 \to K^+ \pi^- \tau^+ \tau^- \) and \( B^0_s \to K^+ K^- \tau^+ \tau^- \) using data from the LHC. The analysis includes the distribution of the BDT classifier output for selected candidates, with fit results indicating no significant signals for either decay mode. The upper limits on the branching fractions are reported, with the most stringent limits for \( B^0 \to K^+ \pi^- \tau^+ \tau^- \) being \( B < 1.6 \times 10^{-4} \) at 95% confidence level (CL) in the mass range \( 792 < m_{K^+ \pi^-} < 992 \, \text{MeV}/c^2 \). Similarly, for \( B^0_s \to K^+ K^- \tau^+ \tau^- \), the upper limit is \( B < 2.3 \times 10^{-4} \) at 95% CL in the mass range \( 980 < m_{K^+ K^-} < 1060 \, \text{MeV}/c^2 \). Additionally, the authors reinterpret these results to set limits on related decay modes, such as \( B^0 \to K^{*0} \tau^+ \tau^- \) and \( B^0_s \to \phi \tau^+ \tau^- \), achieving upper limits of \( B < 2.8 \times 10^{-4} \) and \( B < 4.7 \times 10^{-4} \) at 95% CL, respectively. These findings provide tighter constraints on the Wilson coefficients \( C_{\tau\tau 9} \) and \( C_{\tau\tau 10} \) than previous studies, enhancing the understanding of potential new physics in the context of \( b \to s \tau^+ \tau^- \) transitions. The authors emphasize the significance of these results in light of recent anomalies in \( R(D^{(*)}) \) measurements and outline a future program of searches at LHCb to further investigate these decay modes.