Updated bounds on the minimal left-right symmetric model from LHC dilepton resonance searches

Abstract The Left-Right model is a popular extension of the Standard Model that features the new gauge bosons, $$W^{\pm }_R$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mi>W</mml:mi> <mml:mi>R</mml:mi> <mml:mo>±</mml:mo> </mml:msubsup> </mml:math> and $$Z_R$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>Z</mml:mi> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> . Collider searches for a Left-Right symmetry are often concentrated on the charged right-handed current. However, in this work, we take advantage of the dilepton data at the LHC with center-of-mass energy of 13 TeV and 139 $$\hbox {fb}^{-1}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml:mtext>fb</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> of integrated luminosity to place lower mass bounds in the $$Z_R$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>Z</mml:mi> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> mass based on the $$p\,p \rightarrow Z_{R} \rightarrow \ell ^{+} \, \ell ^{-}+X$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>p</mml:mi> <mml:mspace/> <mml:mi>p</mml:mi> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>Z</mml:mi> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>ℓ</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mspace/> <mml:msup> <mml:mi>ℓ</mml:mi> <mml:mo>-</mml:mo> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mi>X</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> process. We vary the $$SU(2)_R$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mi>U</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> gauge coupling from $$g_{R}=0.4$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>g</mml:mi> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0.4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:math> to $$g_{R}=1.0$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>g</mml:mi> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>1.0</mml:mn> </mml:mrow> </mml:math> , and find that the LHC data impose $$M_{Z_R}&gt;5.4$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>Z</mml:mi> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:msub> </mml:msub> <mml:mo>&gt;</mml:mo> <mml:mn>5.4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:math> TeV and $$M_{Z_{R}}&gt;6.1$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>Z</mml:mi> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:msub> </mml:msub> <mml:mo>&gt;</mml:mo> <mml:mn>6.1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:math> TeV, respectively. Lastly, we put our findings into perspective with $$W_R$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>W</mml:mi> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> searches at the LHC and show that our limits cover an unexplored region of parameter space, where the right-handed neutrino is heavier than the $$W_R$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>W</mml:mi> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> boson.