Study of the structure for tau lepton flavor on Belle II

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00682
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: Hayasaka Kiyoshi 新潟大学, 自然科学系, 教授 (40377966)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 居波 賢二 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (50372529) ; 今野 智之 北里大学, 理学部, 講師 (60751518)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: タウレプトン / フレーバ物理 / LFV / CPV

Outline of Final Research Achievements

In the ongoing Belle II experiment, we have succeeded in realizing efficient data analysis by determining the selection (skim) criteria to pick up tau lepton events from the data. In addition, we have performed the evaluation of a highly accurate systematic uncertainty for lepton ID efficiency. Based on these results, we have measured tau lepton masses and searched for tau lepton decay processes violating the flavor conservation law. On the other hand, utilizing the Belle data, we have also developed a new analytical method to search for tau decays violating flavor conservation law into light leptons and photons or neutral vector mesons, and have achieved the world's most sensitive results. Similarly, we have measured the electric dipole moment of tau leptons with an order of magnitude higher sensitivity than the previous experiment.

Free Research Field

素粒子実験物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

強い相互作用が関わる素粒子過程に強いLHC実験において新物理が長らく発見されないことにより、強い相互作用が関わらないレプトンに新物理の糸口を求める期待が高まってきている。本研究により、レプトンフレーバを破る過程や、タウレプトンの電子双極子モーメントの存在に対する制限が１桁強まり、許される新物理のパラメータ領域を制限することに成功した。また、これから大量のデータを取得予定のBelle II実験においてデータ解析を遂行する上で有効な手法や効率的な環境の開発等に成功し、今後さらなる研究の進展が期待できる状況を作ることができた。