Test of lepton flavor universality and search for lepton flavor violation in $B \rightarrow K\ell \ell$ decays
S. Choudhury
,
S. Sandilya
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K. Trabelsi
(1)
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A. Giri
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H. Aihara
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S. Al Said
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D.M. Asner
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H. Atmacan
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P. Behera
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J. Bennett
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B.G. Cheon
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K. Chilikin
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G. De Nardo
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Z. Doležal
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B. Golob
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D. Greenwald
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C. Hadjivasiliou
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O. Hartbrich
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H. Hayashii
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M.T. Hedges
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M. Hernandez Villanueva
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T. Higuchi
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C.-L. Hsu
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Résumé
We present measurements of the branching fractions for the decays B → Kμ$^{+}$μ$^{−}$ and B → Ke$^{+}$e$^{−}$, and their ratio (R$_{K}$), using a data sample of 711 fb$^{−1}$ that contains 772 × 10$^{6} B\overline{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 R$_{K}$ is measured in five bins of dilepton invariant-mass-squared (q$^{2}$): q$^{2}$ ∈ (0.1, 4.0), (4.00, 8.12), (1.0, 6.0), (10.2, 12.8) and (> 14.18) GeV$^{2}$/c$^{4}$, along with the whole q$^{2}$ region. The R$_{K}$ value for q$^{2}$ ∈ (1.0, 6.0) GeV$^{2}$/c$^{4}$ is $ {1.03}_{-0.24}^{+0.28} $ ± 0.01. The first and second uncertainties listed are statistical and systematic, respectively. All results for R$_{K}$ are consistent with Standard Model predictions. We also measure CP-averaged isospin asymmetries in the same q$^{2}$ bins. The results are consistent with a null asymmetry, with the largest difference of 2.6 standard deviations occurring for the q$^{2}$ ∈ (1.0, 6.0) GeV$^{2}$/c$^{4}$ bin in the mode with muon final states. The measured differential branching fractions, $ d\mathrm{\mathcal{B}} $/dq$^{2}$, are consistent with theoretical predictions for charged B decays, while the corresponding values are below the expectations for neutral B decays. We have also searched for lepton-flavor-violating B → Kμ$^{±}$e$^{∓}$ decays and set 90% confidence-level upper limits on the branching fraction in the range of 10$^{−8}$ for B$^{+}$ → K$^{+}$μ$^{±}$e$^{∓}$, and B$^{0}$ → K$^{0}$μ$^{±}$e$^{∓}$ modes.[graphic not available: see fulltext]
Mots clés
FCNC Interaction
Flavor physics
Flavour Changing Neutral Currents
B physics
e+-e− Experiments
electron positron: annihilation
electron positron: colliding beams
B: pair production
B: semileptonic decay
muon: pair production
electron: pair production
branching ratio: ratio: measured
mass dependence
B: branching ratio: measured
lepton: flavor: universality
isospin: asymmetry
muon: final state
Upsilon(10570): electroproduction
statistical
dilepton: mass spectrum
BELLE
KEK-B
experimental results
B --> K muon+ muon-
B --> K electron positron