Search for the decay B0→γγ using Belle and Belle II data

Adachi, I.; Aggarwal, L.; Aihara, H.; Akopov, N.; Aloisio, A.; Al Said, S.; Althubiti, N.; Anh Ky, N.; Asner, D.  M.; Atmacan, H.; Aushev, T.; Aushev, V.; Aversano, M.; Ayad, R.; Babu, V.; Bae, H.; Bahinipati, S.; Bambade, P.; Banerjee, Sw.; Bansal, S.; Barrett, M.; Baudot, J.; Baur, A.; Beaubien, A.; Becherer, F.; Becker, J.; Belous, K.; Bennett, J.  V.; Bernlochner, F.  U.; Bertacchi, V.; Bertholet, E.; Bessner, M.; Bettarini, S.; Bhuyan, B.; Bianchi, F.; Bierwirth, L.; Bilka, T.; Biswas, D.; Bobrov, A.; Bodrov, D.; Bolz, A.; Borah, J.; Boschetti, A.; Bozek, A.; Bračko, M.; Branchini, P.; Briere, R.  A.; Browder, T.  E.; Budano, A.; Bussino, S.; Campagna, Q.; Campajola, M.; Cao, L.; Casarosa, G.; Cecchi, C.; Cerasoli, J.; Chang, M. -C.; Chang, P.; Cheema, P.; Chen, C.; Cheon, B.  G.; Chilikin, K.; Chirapatpimol, K.; Cho, H. -E.; Cho, K.; Cho, S. -J.; Choi, S. -K.; Choudhury, S.; Corona, L.; Cui, J.  X.; Dattola, F.; De La Cruz-Burelo, E.; De La Motte, S.  A.; De Nardo, G.; De Nuccio, M.; De Pietro, G.; de Sangro, R.; Destefanis, M.; Dey, S.; Dhamija, R.; Di Canto, A.; Di Capua, F.; Dingfelder, J.; Doležal, Z.; Domínguez Jiménez, I.; Dong, T.  V.; Dorigo, M.; Dorner, D.; Dort, K.; Dossett, D.; Dreyer, S.; Dubey, S.; Dugic, K.; Dujany, G.; Ecker, P.; Eliachevitch, M.; Epifanov, D.; Feichtinger, P.; Ferber, T.; Fillinger, T.; Finck, C.; Finocchiaro, G.; Fodor, A.; Forti, F.; Frey, A.; Fulsom, B.  G.; Ganiev, E.; Garcia-Hernandez, M.; Gaudino, G.; Gaur, V.; Gaz, A.; Gellrich, A.; Ghevondyan, G.; Ghosh, D.; Ghumaryan, H.; Giakoustidis, G.; Giordano, R.; Giri, A.; Glazov, A.; Gobbo, B.; Godang, R.; Gogota, O.; Goldenzweig, P.; Gradl, W.; Graziani, E.; Greenwald, D.; Gruberová, Z.; Gu, T.; Gudkova, K.; Haide, I.; Han, Y.; Hara, T.; Harris, C.; Hayasaka, K.; Hayashii, H.; Hazra, S.; Hearty, C.; Hedges, M.  T.; Heidelbach, A.; Heredia de la Cruz, I.; Hernández Villanueva, M.; Higuchi, T.; Hoek, M.; Hohmann, M.; Horak, P.; Hsu, C. -L.; Humair, T.; Iijima, T.; Inami, K.; Ipsita, N.; Ishikawa, A.; Itoh, R.; Iwasaki, M.; Jackson, P.; Jacobs, W.  W.; Jaffe, D.  E.; Jang, E. -J.; Jia, S.; Jin, Y.; Johnson, A.; Joo, K.  K.; Junkerkalefeld, H.; Kalita, D.; Kaliyar, A.  B.; Kandra, J.; Kang, K.  H.; Kang, S.; Karyan, G.; Kawasaki, T.; Keil, F.; Kiesling, C.; Kim, C. -H.; Kim, D.  Y.; Kim, K. -H.; Kim, Y. -K.; Kindo, H.; Kinoshita, K.; Kodyš, P.; Koga, T.; Kohani, S.; Kojima, K.; Korobov, A.; Korpar, S.; Kovalenko, E.; Kowalewski, R.; Križan, P.; Krokovny, P.; Kuhr, T.; Kulii, Y.; Kumar, J.; Kumar, R.; Kumara, K.; Kunigo, T.; Kuzmin, A.; Kwon, Y. -J.; Lacaprara, S.; Lalwani, K.; Lam, T.; Lange, J.  S.; Laurenza, M.; Leboucher, R.; Lee, M.  J.; Lemettais, C.; Leo, P.; Levit, D.; L.  K., Li; S.  X., Li; Li, Y.; Y.  B., Li; Libby, J.; Liptak, Z.; Liu, M.  H.; Liu, Q.  Y.; Liu, Z.  Q.; Liventsev, D.; Longo, S.; Lueck, T.; Lyu, C.; Ma, Y.; Maggiora, M.; Maharana, S.  P.; Maiti, R.; Maity, S.; Mancinelli, G.; Manfredi, R.; Manoni, E.; Mantovano, M.; Marcantonio, D.; Marcello, S.; Marinas, C.; Martellini, C.; Martens, A.; Martini, A.; Martinov, T.; Massaccesi, L.; Masuda, M.; Matsuoka, K.; Matvienko, D.; Maurya, S.  K.; Mckenna, J.  A.; Meier, F.; Merola, M.; Metzner, F.; Miller, C.; Mirra, M.; Mitra, S.; Miyabayashi, K.; Mohanty, G.  B.; Mondal, S.; Moneta, S.; Moser, H. -G.; Mrvar, M.; Nakamura, I.; Nakao, M.; Nakazawa, Y.; Naruki, M.; Narwal, D.; Natkaniec, Z.; Natochii, A.; Nayak, M.; Nazaryan, G.; Neu, M.; Niiyama, M.; Nishida, S.; Ogawa, S.; Onishchuk, Y.; Ono, H.; Pakhlova, G.; Pardi, S.; Parham, K.; Park, H.; Park, J.; Park, S. -H.; Paschen, B.; Passeri, A.; Patra, S.; Paul, S.; Pedlar, T.  K.; Peschke, R.; Pestotnik, R.; Piccolo, M.; Piilonen, L.  E.; Pinna Angioni, G.; Podesta-Lerma, P.  L.  M.; Podobnik, T.; Pokharel, S.; Praz, C.; Prell, S.; Prencipe, E.; Prim, M.  T.; Prudiiev, I.; Purwar, H.; Rados, P.; Raeuber, G.; Raiz, S.; Rauls, N.; Reif, M.; Reiter, S.; Remnev, M.; Reuter, L.; Ripp-Baudot, I.; Rizzo, G.; Robertson, S.  H.; Roehrken, M.; Roney, J.  M.; Rostomyan, A.; Rout, N.; Sandilya, S.; Santelj, L.; Sato, Y.; Savinov, V.; Scavino, B.; Schneider, S.; Schnell, G.; Schnepf, M.; Schoenning, K.; Schwanda, C.; Seino, Y.; Selce, A.; Senyo, K.; Serrano, J.; Sevior, M.  E.; Sfienti, C.; Shan, W.; Sharma, C.; Shen, C.  P.; Shi, X.  D.; Shillington, T.; Shimasaki, T.; Shiu, J. -G.; Shtol, D.; Sibidanov, A.; Simon, F.; Singh, J.  B.; Skorupa, J.; Sobie, R.  J.; Sobotzik, M.; Soffer, A.; Sokolov, A.; Solovieva, E.; Spataro, S.; Spruck, B.; Starič, M.; Stavroulakis, P.; Stefkova, S.; Stroili, R.; Sue, Y.; Sumihama, M.; Suwonjandee, N.; Svidras, H.; Takizawa, M.; Tamponi, U.; Tanida, K.; Tenchini, F.; Thaller, A.; Tittel, O.; Tiwary, R.; Tonelli, D.; Torassa, E.; Trabelsi, K.; Ueda, I.; Uglov, T.; Unger, K.; Unno, Y.; Uno, K.; Uno, S.; Ushiroda, Y.; Vahsen, S.  E.; van Tonder, R.; Varvell, K.  E.; Veronesi, M.; Vinokurova, A.; Vismaya, V.  S.; Vitale, L.; Vobbilisetti, V.; Volpe, R.; Vossen, A.; Wach, B.; Wakai, M.; Wallner, S.; Wang, E.; Wang, M. -Z.; Wang, X.  L.; Wang, Z.; Warburton, A.; Watanuki, S.; Wessel, C.; Won, E.; Xie, Y.; X.  P., Xu; Yabsley, B.  D.; Yamada, S.; Yan, W.; Yang, S.  B.; Yelton, J.; Yin, J.  H.; Yook, Y.  M.; Yoshihara, K.; Yuan, C.  Z.; Yusa, Y.; Zani, L.; Zeng, F.; Zhang, B.; Zhilich, V.; Zhou, J.  S.; Zhou, Q.  D.; Zhukova, V.  I.; Žlebčík, R.

doi:10.1103/physrevd.110.l031106

We report the result of a search for the rare decay B0 → γγ using a combined dataset of 753 × 10^6 BB̄ pairs collected by the Belle experiment and 387 × 106 BB̄ pairs collected by the Belle II experiment from decays of the Y(4S) resonance produced in e+e- collisions. A simultaneous fit to the Belle and Belle II data set yields 11.0+6.5-5.5 signal events, corresponding to a 2.5σ significance. We determine the branching fraction B( B0 → γγ ) = ( 3.7 +2.2-1.8 (stat) ±0.5 (syst) ) 10^-8 and set a 90% credibility level upper limit of B( B0 → γγ ) < 6.4 10^-8.

Adachi, I., Aggarwal, L., Aihara, H., Akopov, N., Aloisio, A., Al Said, S., et al. (2024). Search for the decay B0→γγ using Belle and Belle II data. PHYSICAL REVIEW D, 110(3), L031106-1-L031106-8 [10.1103/physrevd.110.l031106].