<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD with OASIS Tables with MathML3 v1.4 20210610//EN" "JATS-journalpublishing-oasis-article1-4-mathml3.dtd">
<article article-type="research-article" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:oasis="http://www.niso.org/standards/z39-96/ns/oasis-exchange/table"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">PRD</journal-id><journal-id journal-id-type="coden">PRVDAQ</journal-id><journal-title-group><journal-title>Physical Review D</journal-title><abbrev-journal-title>Phys. Rev. D</abbrev-journal-title></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2470-0010</issn><issn pub-type="epub">2470-0029</issn><publisher><publisher-name>American Physical Society</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-major"><subject>ARTICLES</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-minor"><subject>Beyond the standard model</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Vectorlike dark matter within an alternative left-right symmetric model</article-title><alt-title alt-title-type="running-title">VECTORLIKE DARK MATTER WITHIN AN ALTERNATIVE …</alt-title><alt-title alt-title-type="running-author">BOUZERAIB, ZIDI, AND BÉLANGER</alt-title></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><contrib-id authenticated="true" contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0004-7227-5641</contrib-id><name><surname>Bouzeraib</surname><given-names>Yassine</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="a1"/><xref ref-type="author-notes" rid="n1"><sup>*</sup></xref></contrib><aff id="a1">LPTh, Department of Physics, Faculty of Exact and Computer Sciences, <institution-wrap><institution>University of Jijel</institution><institution-id institution-id-type="ror">https://ror.org/03kkfk814</institution-id></institution-wrap>, B. P. 98 Ouled Aissa, 18000 Jijel, Algeria</aff></contrib-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><contrib-id authenticated="true" contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-4201-7655</contrib-id><name><surname>Zidi</surname><given-names>Mohamed Sadek</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="a2"/><xref ref-type="author-notes" rid="n2"><sup>†</sup></xref></contrib><aff id="a2">LPTh, Department of Physics, Faculty of Exact and Computer Sciences, <institution-wrap><institution>University of Jijel</institution><institution-id institution-id-type="ror">https://ror.org/03kkfk814</institution-id></institution-wrap>, B. P. 98 Ouled Aissa, 18000 Jijel, Algeria</aff></contrib-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><contrib-id authenticated="true" contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-9621-4948</contrib-id><name><surname>Bélanger</surname><given-names>Geneviève</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="a3"/><xref ref-type="author-notes" rid="n3"><sup>‡</sup></xref></contrib><aff id="a3"><institution-wrap><institution>Laboratoire d’Annecy de Physique Théorique</institution><institution-id institution-id-type="ror">https://ror.org/010hz2d37</institution-id></institution-wrap>, <institution-wrap><institution>CNRS</institution><institution-id institution-id-type="ror">https://ror.org/02feahw73</institution-id></institution-wrap>-USMB, 74940 Annecy, France</aff></contrib-group><author-notes><fn id="n1"><label><sup>*</sup></label><p>Contact author: <email>yassine.bouzeraib@univ-jijel.dz</email></p></fn><fn id="n2"><label><sup>†</sup></label><p>Contact author: <email>mohamed.sadek.zidi@univ-jijel.dz</email></p></fn><fn id="n3"><label><sup>‡</sup></label><p>Contact author: <email>genevieve.belanger@lapth.cnrs.fr</email></p></fn></author-notes><pub-date iso-8601-date="2026-05-26" date-type="pub" publication-format="electronic"><day>26</day><month>May</month><year>2026</year></pub-date><pub-date iso-8601-date="2026-05-01" date-type="pub" publication-format="print"><day>1</day><month>May</month><year>2026</year></pub-date><volume>113</volume><issue>9</issue><elocation-id>095037</elocation-id><pub-history><event><date iso-8601-date="2026-03-11" date-type="received"><day>11</day><month>March</month><year>2026</year></date></event><event><date iso-8601-date="2026-04-24" date-type="accepted"><day>24</day><month>April</month><year>2026</year></date></event></pub-history><permissions><copyright-statement>Published by the American Physical Society</copyright-statement><copyright-year>2026</copyright-year><copyright-holder>authors</copyright-holder><license license-type="creative-commons" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/"><license-p content-type="usage-statement">Published by the American Physical Society under the terms of the <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International</ext-link> license. Further distribution of this work must maintain attribution to the author(s) and the published article’s title, journal citation, and DOI. Funded by SCOAP<sup>3</sup>.</license-p></license></permissions><related-article ext-link-type="doi" xlink:href="10.48550/arXiv.2603.09444" related-article-type="preprint"/><abstract><p>We investigate an extension of the left-right symmetric model featuring an additional non-Abelian <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> gauge symmetry. The particle content is augmented by one generation of vectorlike leptons transforming under the fundamental representation of this new gauge group. We demonstrate that the neutral component of the vectorlike lepton multiplet naturally provides a viable and stable dark matter candidate. Stability is ensured by imposing a discrete parity symmetry that forbids mixing between the vectorlike leptons and the Standard Model leptons. As a consequence, the dark sector interacts with the visible sector exclusively through the vector portal (via s-channel processes) and the vectorlike lepton portal (via t-channel processes). In our analysis, we incorporate collider constraints on the mass of the first-generation extra charged gauge boson <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, while assuming that additional scalar states are decoupled from the relevant energy scale for simplicity. We identify the regions of parameter space consistent with the observed relic abundance, collider bounds on the charged partner <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula>, current direct detection limits from the LUX-ZEPLIN experiment and indirect detection constraints from Fermi-Large Area Telescope. We find viable dark matter with a mass at the TeV scale. We show the complementarity of direct and indirect searches in probing the remaining parameter space of the model, in particular comparing the prospects of multiton direct detection experiments such as Xenon-Lux-Zeplin-Darwin and of the Cherenkov Telescope Array.</p></abstract><counts><page-count count="13"/></counts></article-meta></front><body><sec id="s1"><label>I.</label><title>INTRODUCTION</title><p>The left-right symmetric model (LRSM) <xref ref-type="bibr" rid="c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7">[1–7]</xref> is a well-known extension of the Standard Model (SM) that has been developed over several decades, primarily to account for parity violation in weak interactions and to provide an explanation for neutrino masses through the seesaw mechanism <xref ref-type="bibr" rid="c8 c9">[8,9]</xref>. Despite its theoretical appeal, the LRSM does not automatically provide a viable dark matter (DM) candidate. It is therefore natural to investigate whether the framework can be extended to address the dark matter problem.</p><p>Many attempts have been made to incorporate a DM candidate within the LRSM framework. One possibility consists in lowering the mass of a right-handed neutrino (RHN) to the keV scale, thereby rendering it a long-lived warm DM candidate <xref ref-type="bibr" rid="c10">[10]</xref>. Alternatively, by imposing a discrete <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> symmetry on the scalar triplets –under which the left triplet <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is odd and the right triplet <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is even– and setting the vacuum expectation value (VEV) of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> to zero, the neutral component <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> becomes a viable DM candidate <xref ref-type="bibr" rid="c11">[11]</xref>. Unfortunately, the first approach is rather unnatural within the LRSM framework, while in the second approach <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> cannot reproduce the observed relic density due to its small annihilation cross section <xref ref-type="bibr" rid="c12">[12]</xref>.</p><p>These limitations have motivated various extensions of the LRSM to address the DM problem. For example, the LRSM can be extended by adding a scalar singlet <xref ref-type="bibr" rid="c13">[13]</xref> or a fermionic singlet <xref ref-type="bibr" rid="c14">[14]</xref> that plays the role of DM. Other possibilities include left-right fermion triplets and quintuplets forming a viable two-component DM scenario <xref ref-type="bibr" rid="c11">[11]</xref>. Additional proposals involve stable fermionic or scalar multiplets whose stability is ensured purely by the gauge structure, without the need for an <italic>ad hoc</italic> stabilizing symmetry <xref ref-type="bibr" rid="c15">[15]</xref>, or models in which the gauge group is extended to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="bibr" rid="c16">[16]</xref> containing a scalar bidoublet and a singlet fermionic DM candidate. Models in which DM arises as a mixture of two or more multiplets have also been studied <xref ref-type="bibr" rid="c17">[17]</xref>, as well as scenarios where the fermion sector is extended by an additional heavy right-handed copy, with the lightest heavy neutrino acting as DM <xref ref-type="bibr" rid="c18">[18]</xref>. Another possibility, which we explore in this work, is to extend the LRSM by introducing vectorlike leptons (VLLs) <xref ref-type="bibr" rid="c19">[19]</xref>.</p><p>In this paper, we extend the gauge structure of the LRSM by introducing an additional <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> gauge symmetry, under which one generation of VLF doublets are charged. The model, first introduced in Ref. <xref ref-type="bibr" rid="c20">[20]</xref>, aims to address several open questions, including the origin of parity violation, neutrino mass generation, and the nature of dark matter. Here, we are primary interested in the possibility that the vectorlike neutrino (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula>) could serve as a DM candidate. To ensure cosmological stability of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula>, we assume the existence of a new symmetry in the dark sector. However, imposing a discrete <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> symmetry—commonly invoked in the literature to stabilize DM—is not viable in this scenario due to the structure of the Yukawa interactions between the VLFs, the chiral fermions, and the scalar sector. To overcome this issue, we introduce a new parity symmetry that forbids mixing between the VLLs and the chiral leptons <xref ref-type="bibr" rid="c19">[19]</xref>. As a consequence, the dark sector particles interact exclusively through the vector bosons portal or through the VLLs portal. The dark sector consists of the VLLs, namely the DM candidate <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> and its charged partner <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula>. For simplicity, we assume that the scalar sector is very heavy and effectively decoupled from the energy scale of interest. Moreover, we neglect the presence of vectorlike quarks (VLQs), as their inclusion does not significantly affect the constraints on the extra gauge bosons derived in Ref. <xref ref-type="bibr" rid="c20">[20]</xref>. The most stringent bounds arise from gauge boson decays into the second generation of heavy neutrinos (HNs), which are unaffected by the presence of VLQs.</p><p>As in other models where RHNs couple to new gauge bosons <xref ref-type="bibr" rid="c21">[21]</xref>, the DM relic density falls within the narrow range measured by <italic>Planck</italic> <xref ref-type="bibr" rid="c22">[22]</xref> when the total mass of the initial particles in the annihilation (or coannihilation) processes is close to the mass of the mediator, namely one of the neutral or charged gauge bosons of the model. Our goal in this paper is to assess the viability of this LRSM extension in light of current dark matter constraints. After imposing collider limits on the new gauge bosons <xref ref-type="bibr" rid="c20">[20]</xref>, we require that the predicted relic density does not exceed the upper bound determined by <italic>Planck</italic> observations. Additional constraints from Large Electron Positron Collider (LEP) and LHC searches for new fermions, together with recent limits from direct detection (DD) experiments such as LUX-ZEPLIN (LZ) <xref ref-type="bibr" rid="c23">[23]</xref>, push the DM mass above the TeV scale. We also consider limits from dark matter indirect detection (ID) searches for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>γ</mml:mi></mml:math></inline-formula> rays from dwarf spheroidal galaxies by the Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT) <xref ref-type="bibr" rid="c24 c25">[24,25]</xref>. However, these mainly constrain the low-mass region, which is already excluded by collider and cosmological bounds.</p><p>Finally, we evaluate the prospects for probing this model in future experiments. In particular, we consider projected sensitivities from next-generation liquid xenon direct detection experiments such as Xenon-Lux-Zeplin-Darwin (XLZD)/Dark Matter Wimp Search with Liquid Xenon (DARWIN) <xref ref-type="bibr" rid="c26">[26]</xref>, and from indirect detection experiments such as Cherenkov Telescope Array (CTA) <xref ref-type="bibr" rid="c27">[27]</xref>, which are especially relevant for TeV-scale dark matter.</p><p>The paper is organized as follows: the model is briefly reviewed in Sec. <xref ref-type="sec" rid="s2">II</xref>. Section <xref ref-type="sec" rid="s3">III</xref> focuses on properties of the dark sector. Section <xref ref-type="sec" rid="s4">IV</xref> includes constraints on the gauge bosons masses as well as other collider constraints. Section <xref ref-type="sec" rid="s5">V</xref> includes a discussion of the dark matter observables for a few benchmarks, while the results of a general scan of the model defining the currently allowed parameter space as well as future probes is performed in Sec. <xref ref-type="sec" rid="s6">VI</xref>. Section <xref ref-type="sec" rid="s7">VII</xref> contains our conclusions.</p></sec><sec id="s2"><label>II.</label><title>THE MODEL</title><p>We consider an extension of the LRSM which includes one generation of vectorlike leptons. The VLLs belong to doublets of an extra gauge symmetry <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The vectorlike nature of the VLLs requires that both their chiral components belong to the same representation (the fundamental in this case). Consequently, their masses can be included directly in the Lagrangian without spoiling gauge invariance. The left and right chiral components of SM fermions belong to doublets under the fundamental representations of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, respectively, as invoked in the LRSM. Under the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> gauge group, the VLLs transform as <disp-formula id="d1"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>N</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>E</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(1)</label></disp-formula>where the subscript “<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>” denotes the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula> quantum number.</p><p>The gauge bosons fields and the gauge couplings of the model are denoted by <disp-formula id="d2"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo indentalign="id" indenttarget="d2a1">:</mml:mo><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace depth="0.0ex" height="0.0ex" width="2em"/><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo indentalign="id" indenttarget="d2a1">:</mml:mo><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mspace depth="0.0ex" height="0.0ex" width="2em"/><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(2)</label></disp-formula>where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, 2, 3 is the index of the gauge bosons components.<fn id="fn1"><label><sup>1</sup></label><p>In the mass basis, the gauge bosons include those of the standard model <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula>, as well as four heavier gauge bosons <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>.</p></fn> The left-right symmetry imposes the following conditions on the left- and right-handed parts of the fermionic and gauge fields: <disp-formula id="d3"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">↔</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace depth="0.0ex" height="0.0ex" width="2em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">↔</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(3)</label></disp-formula>which leads to <disp-formula id="d4"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(4)</label></disp-formula>where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>g</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the SM weak coupling.</p><p>The scalar sector of the model contains a bidoublet field <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:math></inline-formula> and left (right) triplets <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), which are introduced to spontaneously break the left/right symmetry of the model. These fields generate the chiral fermions interaction in the Yukawa sector and provide Majorana mass term for the neutrinos. To break the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> symmetry and allow the VLLs to mix with the chiral leptons, we need to introduce the two following self-dual bidoublet scalar fields: <disp-formula id="d5"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo indentalign="id" indenttarget="d5a1">=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo indentalign="id" indenttarget="d5a1">=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>ϕ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(5)</label></disp-formula></p><p>We recall that the VEVs of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be taken to be zero as shown in Ref. <xref ref-type="bibr" rid="c20">[20]</xref>. The pattern of the symmetry breaking of the model is schematized as follows: <disp-formula id="d6"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:malignmark/><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>⟶</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:malignmark/><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>⟶</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:malignmark/><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>⟶</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>diag</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(6)</label></disp-formula>where the VEVs <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> are both at the TeV scale, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the SM VEV. The bidoublet <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:math></inline-formula> VEVs can be parametrized as follows: <disp-formula id="d7"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace depth="0.0ex" height="0.0ex" width="2em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(7)</label></disp-formula>We assume <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>≪</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula>, following Ref. <xref ref-type="bibr" rid="c28">[28]</xref>.<fn id="fn2"><label><sup>2</sup></label><p>To ensure the known mass hierarchy for the ordinary top and bottom quarks, we must take <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>≪</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula>; see Ref. <xref ref-type="bibr" rid="c28">[28]</xref> for more details.</p></fn> Thus, the angle <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>β</mml:mi></mml:math></inline-formula> is small [i.e., <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>]. The symmetry breaking hierarchy (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>) imposes that the masses of the second-generation extra-gauge bosons (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>) be larger than those of the first-generation (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula>). At first order in <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>ε</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>ε</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula>, with <disp-formula id="d8"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≪</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace depth="0.0ex" height="0.0ex" width="2em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>≪</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(8)</label></disp-formula>the gauge bosons mass squared are given by (cf. Ref. <xref ref-type="bibr" rid="c20">[20]</xref>): <disp-formula id="d9"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo indentalign="id" indenttarget="d9a1">≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo indentalign="id" indenttarget="d9a1">≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo indentalign="id" indenttarget="d9a1">≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo indentalign="id" indenttarget="d9a1">≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo indentalign="id" indenttarget="d9a1">≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo indentalign="id" indentshift="1em" indenttarget="d9a1">-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo indentalign="id" indenttarget="d9a1">≃</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(9)</label></disp-formula>where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> are the cosine of the Weinberg angle and the electromagnetic coupling, respectively. We recall that the gauge couplings are related by <disp-formula id="d10"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace depth="0.0ex" height="0.0ex" width="2em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo><mml:mspace linebreak="goodbreak"/></mml:mrow></mml:math><label>(10)</label></disp-formula>The gauge coupling <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is a free parameter, constrained from above using the perturbative unitarity condition <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></inline-formula>. It is also bounded from below by requiring that <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="d10">(10)</xref> be real, therefore, <disp-formula id="d11"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(11)</label></disp-formula>We emphasize that the last relation ensures that both <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> is real and the perturbative unitarity condition is satisfied.</p><p>The mixing of the VLLs with the chiral leptons is achieved through the self-dual bidoublet scalar fields. Thus, the Yukawa Lagrangian describing this mixing is given by <disp-formula id="d12"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>int</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>†</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">H</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(12)</label></disp-formula>where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula>) Yukawa coupling matrices.</p><p>The scenario where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> plays the role of DM requires that it must be stable on cosmological times scales. This stability strongly suggests the existence of a new symmetry in the dark sector. There are many possibilities for symmetries that stabilize DM; for example, the discrete <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> symmetry which is commonly used <xref ref-type="bibr" rid="c29 c30 c31 c32 c33 c34 c35 c36 c37 c38 c39">[29–39]</xref>. Obviously, this possibility cannot be used in our case because this symmetry imposes that both the VLLs and the self-dual bidoublets must be odd fields [i.e., <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>] under <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula>, while all other fields should be even. <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> could be an odd field when the VEV is zero, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. In contrast, the VEV of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> should be at TeV scale; hence, it could not be an odd field under <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula>. To circumvent this problem, one can include a new parity symmetry which disallows mixing between the VLLs and the ordinary leptons <xref ref-type="bibr" rid="c19">[19]</xref>; under this symmetry, only the VLLs are odd fields while all other fields are even, such that <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>λ</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The latter symmetry implies independent free masses for the vectorlike neutrino <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> and the charged partner <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula>. As will be seen in the following sections, their masses will be constrained by phenomenological requirements, mainly by imposing the DM relic density constraint as well as the constraints from the DD and ID approaches. In this scenario, neutrinos get their masses through the seesaw mechanism as invoked, usually within the LRSM, since there is no mixing with the VLL <xref ref-type="bibr" rid="c4 c5 c8 c9">[4,5,8,9]</xref>.</p><p>In the following sections, we will examine various experimental constraints on the relevant parameter space for the DM study; for this, it is more convenient to use the physical parameters as free parameters. The free parameters include the coupling <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, the VEV of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), as well as the mass of one extra gauge boson, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula>. In the following, we fix <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>GeV</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, thus the masses of new gauge bosons can all be rewritten in terms of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula>. This choice is based on the pattern of symmetry breaking followed in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="d6">(6)</xref>, which ensures that both VEVs are at the TeV scale and that <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is larger than <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, but not excessively so. This choice is convenient because it guarantees that the first-generation extra gauge bosons <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> are lighter than the second-generation ones <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, while the latter remain accessible at colliders and contribute to dark matter physics. In addition, we fix the mass of the HNs to be <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula> since this relation is used to obtain the collider limits on the heavy gauge bosons. Moreover, with this assumption, the mass of the heavy neutrinos should be at the TeV scale as expected in the seesaw mechanism for neutrino masses. We keep the same feature for the rest of the analysis. For the sake of simplicity, all the masses of the extra scalar bosons are considered to decouple from the scale of interest. Finally, in the dark sector, the two parameters relevant for computing DM observables are the mass of the DM candidate <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> and its mass splitting with the charged partner <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> which is denoted by <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p></sec><sec id="s3"><label>III.</label><title>DARK SECTOR INTERACTIONS</title><p>In the following, we discuss the interactions among the dark sector particles and their relevance for DM annihilation and coannihilation processes. There are two types of channels for which the annihilation and the coannihilation of dark particles can proceed: first, the s-channel processes mediated exclusively by the vector bosons (see the upper diagrams of Fig. <xref ref-type="fig" rid="f1">1</xref>), and second, the t-channel annihilation processes into vector bosons mediated by the VLLs of the dark sector (see the lower diagrams of Fig. <xref ref-type="fig" rid="f1">1</xref>). Technically, any combination of particles that interact with one of the gauge bosons (i.e., the fermions,<fn id="fn3"><label><sup>3</sup></label><p>Including the SM fermions (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>) and the heavy neutrinos.</p></fn> the gauge bosons,<fn id="fn4"><label><sup>4</sup></label><p>Including the photon <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>γ</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the neutral gauge bosons <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and the charged gauge bosons <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>.</p></fn> and the Higgs boson<fn id="fn5"><label><sup>5</sup></label><p>Since the scalar sector is decoupled from the energy scale of interest for the sake of simplicity, the Higgs boson (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>h</mml:mi></mml:math></inline-formula>) is the only scalar that could appear in the final state.</p></fn>) could be present in the final states of the s-channel processes provided they are kinematically allowed. On the other hand, the final sates for the t-channel can be exclusively the gauge bosons. This is a consequence of the symmetry imposed for stabilizing the DM particle which disallows interactions of the VLLs through Yukawa couplings.</p><fig id="f1"><object-id>1</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.f1</object-id><label>FIG. 1.</label><caption><p>Feynman diagrams for the annihilation and coannihilation processes via the vector boson/vectorlike lepton portals. In addition to fermions in the final state, the s-channel processes (upper diagrams) can involve gauge bosons and/or the Higgs; see Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="d13">(13)</xref>.</p></caption><graphic xlink:href="e095037_1.eps"/></fig><p>Although any combinations of the gauge bosons that satisfy the conservation of electric charge can be produced in the final state for the coannihilation processes, in our model, the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> are kinematically forbidden. Moreover, one should mention that there is no interaction between the DM particle and the photon (i.e., in middle lower diagram of Fig. <xref ref-type="fig" rid="f1">1</xref>). All possible final states for the s-channel diagrams (i.e., the upper diagrams of Fig. <xref ref-type="fig" rid="f1">1</xref>) are listed here: <disp-formula id="d13"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:malignmark/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mrow><mml:mo minsize="13ex" stretchy="true">{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" width="auto"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>q</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>∓</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>h</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:malignmark/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mrow><mml:mo minsize="17ex">{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" width="auto"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>q</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ν</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>γ</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>Z</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>Z</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>h</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:malignmark/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" width="auto"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>N</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>∓</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>γ</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:malignmark/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mrow><mml:mo minsize="9.5ex" stretchy="true">{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" width="auto"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>q</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>∓</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>∓</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math><label>(13)</label></disp-formula>where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>q</mml:mi></mml:math></inline-formula> represent the quarks and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula> the generation index for the leptons [charged leptons (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>), Majorana neutrinos (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>), and HNs (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>)], and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> stands for the neutral (charged) gauge bosons.</p><p>The couplings for the interaction of the VLLs with the gauge bosons are summarized in Table <xref ref-type="table" rid="t1">I</xref>. They depend on the angles used for the diagonalization of the mass matrices of the gauge sector in Ref. <xref ref-type="bibr" rid="c20">[20]</xref>, namely: <disp-formula id="d14"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace depth="0.0ex" height="0.0ex" width="2em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(14)</label></disp-formula></p><table-wrap id="t1" specific-use="style-2col"><object-id>I</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.t1</object-id><label>TABLE I.</label><caption><p>Couplings relevant for annihilation and coannihilation processes (with <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, 2).</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="4"><oasis:colspec align="left" colname="col1" colsep="0" colwidth="10%"/><oasis:colspec align="center" colname="col2" colsep="0" colwidth="63%"/><oasis:colspec align="center" colname="col3" colsep="0" colwidth="11%"/><oasis:colspec align="center" colname="col4" colsep="0" colwidth="20%"/><oasis:thead><oasis:row><oasis:entry valign="top">Vertex</oasis:entry><oasis:entry valign="top">Coupling expression</oasis:entry><oasis:entry valign="top">Vertex</oasis:entry><oasis:entry valign="top">Coupling expression</oasis:entry></oasis:row></oasis:thead><oasis:tbody><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry morerows="1"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry morerows="1"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry morerows="1"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>W</mml:mi></mml:msub></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>ε</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry morerows="1"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry morerows="1"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry morerows="1"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry morerows="1"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry morerows="1"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry morerows="1"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo></mml:msup><mml:mi>γ</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>g</mml:mi><mml:mtext> </mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext> </mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo></mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>ε</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msup></mml:math></inline-formula></oasis:entry></oasis:row></oasis:tbody></oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap><p>Clearly, the interactions via <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> are suppressed since they are proportional to the suppressed parameters <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>ε</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>β</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> defined in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="d8">(8)</xref>. Moreover, the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula> coupling is very strongly suppressed because of the multiple powers of small mixing angles entering its definition. This interaction do not contribute significantly to the dark matter formation, as we will see. Thus, the efficient annihilation can be realized exclusively via <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. On the other hand, efficient coannihilation can proceed via the three charged gauge bosons (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula>), although the interaction with <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> is somewhat suppressed in comparison with the others.</p></sec><sec id="s4"><label>IV.</label><title>COLLIDERS CONSTRAINTS</title><sec id="s4a"><label>A.</label><title>LHC constraints on the bosons masses</title><p>Current constraints from the LHC on new heavy gauge bosons were derived in Ref. <xref ref-type="bibr" rid="c20">[20]</xref>, and Table <xref ref-type="table" rid="t1">I</xref> shows the experimental limits on <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula> (consequently <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula>). The most restricting limits arise from the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> channel [i.e., <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext> </mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>]. These results could be exploited for getting an indirect lower limit on the second-generation extra-gauge bosons (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>) masses. Since the pattern of symmetry breaking is chosen such that (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>), we obtain the following mass hierarchies (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula>). Moreover by fixing <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>GeV</mml:mi></mml:math></inline-formula> for covering as many as possible benchmark points during the analysis, one is able to derive a lower bound on all the gauge boson masses from the experimental lower limit on <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The results are represented in Table <xref ref-type="table" rid="t2">II</xref>.</p><table-wrap id="t2" specific-use="style-1col"><object-id>II</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.t2</object-id><label>TABLE II.</label><caption><p>Lower mass limits on <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> for different benchmark values of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, based on Compact Muon Solenoid (CMS) data on <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> production and decay via the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>μ</mml:mi></mml:math></inline-formula> channel <xref ref-type="bibr" rid="c40">[40]</xref>. The condition <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>GeV</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is satisfied.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="5"><oasis:colspec align="center" colname="col1" colsep="0" colwidth="11%"/><oasis:colspec align="center" colname="col2" colsep="0" colwidth="24%"/><oasis:colspec align="center" colname="col3" colsep="0" colwidth="23%"/><oasis:colspec align="center" colname="col4" colsep="0" colwidth="25%"/><oasis:colspec align="center" colname="col5" colsep="0" colwidth="24%"/><oasis:thead><oasis:row><oasis:entry valign="top"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry valign="top"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula> [TeV]</oasis:entry><oasis:entry valign="top"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula> [TeV]</oasis:entry><oasis:entry valign="top"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula> [TeV]</oasis:entry><oasis:entry valign="top"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula> [TeV]</oasis:entry></oasis:row></oasis:thead><oasis:tbody><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>g</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry>3.0</oasis:entry><oasis:entry>6.5</oasis:entry><oasis:entry>6.8</oasis:entry><oasis:entry>7.4</oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry>1</oasis:entry><oasis:entry>3.4</oasis:entry><oasis:entry>6.3</oasis:entry><oasis:entry>7.8</oasis:entry><oasis:entry>8.1</oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry>2</oasis:entry><oasis:entry>3.7</oasis:entry><oasis:entry>6.4</oasis:entry><oasis:entry>12.7</oasis:entry><oasis:entry>12.8</oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry>3</oasis:entry><oasis:entry>3.8</oasis:entry><oasis:entry>6.4</oasis:entry><oasis:entry>18.2</oasis:entry><oasis:entry>18.3</oasis:entry></oasis:row></oasis:tbody></oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap><p>The results in this table were derived for a benchmark point where the mass of the three generations of the HNs are <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>, thus we will keep this assumption for the rest of the analysis. Furthermore, all the masses of the extra bosons from the scalar sector were fixed at a scale of several tens of TeVs.</p></sec><sec id="s4b"><label>B.</label><title>LEP constraints on <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> mass</title><p>Two types of constraints from LEP on charged leptons are relevant. First, the precise measurement of the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula> boson partial decay width at LEP 1, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>MeV</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="bibr" rid="c41">[41]</xref> rules out the region where the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula> boson could decay into <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula>, that is, when <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>Z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Second, when <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>Z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≲</mml:mo><mml:mn>104</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>GeV</mml:mi></mml:math></inline-formula>, reinterpreting the LEP 2 <xref ref-type="bibr" rid="c42">[42]</xref> limits on chargino mass allow us to exclude all the points in this region. We can apply directly these results because the production cross section is dominated by <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>γ</mml:mi></mml:math></inline-formula> exchange which is a model-independent process. We apply these two limits from LEP when performing a general scan over the parameter space in Sec. <xref ref-type="sec" rid="s6">VI</xref>; we expect strong constraints on the new charged VLLs lighter than 104 GeV.</p></sec><sec id="s4c"><label>C.</label><title>LHC constraints on <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> mass</title><p>After imposing the relic density constraint, we will see that all the points allowed at the electroweak scale receive an important contribution from coannihilation channels and therefore predict a small mass splitting <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> between the charged lepton and DM—see Fig. <xref ref-type="fig" rid="f6">6</xref>, which shows the variation of the relic density vs the DM mass. For a DM below the electroweak scale, a small mass splitting with the new charged <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> is required to satisfy the relic density condition, which implies that it can easily be produced at colliders. Thus, constraints on the mass of the charged <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> from searches for long-lived charged particles at the LHC <xref ref-type="bibr" rid="c43 c44 c45">[43–45]</xref> will strongly impact the possibility of having DM below the TeV scale. We used <sc>SModelS</sc> <xref ref-type="bibr" rid="c46">[46]</xref> as implemented in <sc>micrOMEGAs</sc> <xref ref-type="bibr" rid="c47">[47]</xref> to apply the LHC constraints on VLLs. We found that only a few points with a DM mass below the TeV scale evade the LHC constraints; in all cases, the DM mass is around 130 GeV. Note, however, that as we will see in Sec. <xref ref-type="sec" rid="s6">VI</xref>, these same points will be excluded by DM direct detection.</p></sec></sec><sec id="s5"><label>V.</label><title>DM OBSERVABLES: FIXED GAUGE BOSON MASSES</title><p>In this section, we calculate some DM observables for fixed gauge boson masses. We recall that the <sc>f</sc>eyn<sc>r</sc>ules package <xref ref-type="bibr" rid="c48">[48]</xref> is used to generate the model in <sc>CalcHEP</sc> <xref ref-type="bibr" rid="c49">[49]</xref> format. Throughout this article, we use micr<sc>omega</sc>s <xref ref-type="bibr" rid="c47">[47]</xref> to calculate DM observables.</p><sec id="s5a"><label>A.</label><title>Relic density</title><p>The relic density <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></inline-formula> of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> provides one of the most important experimental constraints on the model. We impose the condition that the total relic density falls within the observed range determined by the Planck Collaboration <xref ref-type="bibr" rid="c22">[22]</xref>, <disp-formula id="d15"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1184</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.0012</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(15)</label></disp-formula>We allow for a theoretical uncertainty of order 10% (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mn>0.11</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.13</mml:mn><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></inline-formula>) as estimated in several studies <xref ref-type="bibr" rid="c50 c51 c52">[50–52]</xref>. Fixing the gauge boson masses at their lower limit as listed in Table <xref ref-type="table" rid="t2">II</xref>, we display in Fig. <xref ref-type="fig" rid="f2">2</xref> the predicted value of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></inline-formula> as a function of the DM mass for different choices of the coupling <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>. We can see from the different panels that DM is generally overabundant unless the mass of the DM lies around half of one of the vector boson mass. We choose two scenarios: the first features a large mass splitting between the DM and its charged partner <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>TeV</mml:mi></mml:math></inline-formula>. For this case, the dominant channels are the annihilation ones mediated by the neutral gauge bosons. We notice that the relic density drops sharply when the mass of the DM becomes near <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>. However, the strongly suppressed coupling of two DM to the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula> boson does not allow it to attain <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mn>0.12</mml:mn></mml:math></inline-formula> when the DM mass is <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>Z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>. In the second scenario, we take the mass splitting to be <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>GeV</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Thus, coannihilation effects becomes notable around half of the charged gauge bosons masses (see the blue lines in Fig. <xref ref-type="fig" rid="f2">2</xref>). The interaction of the DM particles and their charged partners via <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> is suppressed as shown in Table <xref ref-type="table" rid="t1">I</xref>, but still leads to a correct value of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></inline-formula> at the threshold of the process.</p><fig id="f2"><object-id>2</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.f2</object-id><label>FIG. 2.</label><caption><p><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></inline-formula> variation with respect to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> for several benchmark values of the gauge coupling <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p></caption><graphic xlink:href="e095037_2.eps"/></fig></sec><sec id="s5b"><label>B.</label><title>Direct detection</title><p>As mentioned above, the symmetry that enforces the Yukawa couplings of the VLLs-leptons to be zero with the aim of stabilizing the DM particle, entails that the DM candidate can interact with nucleons exclusively through the t-channel diagrams mediated by the neutral gauge bosons as shown in Fig. <xref ref-type="fig" rid="f3">3</xref>. For the same reason, there is no interaction of the DM with any scalar particles. Moreover, the structure of the model, where the VLLs belong to another gauge group <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> and the bidoublet <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:math></inline-formula>—from which the Higgs particle originates—is chargeless under this group, entails that there is no interaction via the ordinary Higgs.</p><fig id="f3"><object-id>3</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.f3</object-id><label>FIG. 3.</label><caption><p>Feynman diagrams for the DM elastic scattering off nucleons.</p></caption><graphic xlink:href="e095037_3.eps"/></fig><p>DM interacts with nucleons through spin-independent (SI) interactions, and the elastic scattering cross sections differ for neutrons (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>) and protons (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>). The behavior of the cross sections is determined by the relative contribution of the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> exchange and of their interference. The <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> exchange diagram leads to a much larger cross section for neutrons than protons while the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> exchange gives similar contributions. The value of the gauge coupling <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> has a significant impact on both cross sections, as can be seen in the left panel of Fig. <xref ref-type="fig" rid="f4">4</xref>. At small values of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> exchange dominates and destructive interference with the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula> contribution suppresses <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is larger than <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. As <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> increases, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> decreases rapidly, mainly because the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> contribution decreases; thus for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mn>0.7</mml:mn></mml:math></inline-formula>, one gets an identical cross section for protons and neutrons. For larger values of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, the contribution of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> becomes dominant and it increases steadily with <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> while the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> exchange gives the subdominant contribution. For <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, the behavior is quite different; for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mn>0.8</mml:mn></mml:math></inline-formula>, there is a strong suppression of the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula> contribution, while for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mn>1.6</mml:mn></mml:math></inline-formula>, it is the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> contribution that is strongly suppressed. Taking into account all interference effects, the minimum of the cross section is found around <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.4</mml:mn></mml:math></inline-formula>; for larger values of the coupling, all three gauge bosons contribute, nevertheless <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is 2 orders of magnitude smaller than <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. These results were obtained for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>TeV</mml:mi></mml:math></inline-formula>; note, however, that the same feature occurs for other DM masses as the SI cross sections are basically independent of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, as can be seen in the right panel of Fig. <xref ref-type="fig" rid="f4">4</xref>.</p><fig id="f4"><object-id>4</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.f4</object-id><label>FIG. 4.</label><caption><p>Left: <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> off proton and neutron variation with respect to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> for a benchmark value of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>TeV</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Right: <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> off proton and neutron variation with respect to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> for a benchmark value of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>TeV</mml:mi></mml:math></inline-formula> and several values of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p></caption><graphic xlink:href="e095037_4.eps"/></fig><p>Since the neutrons or protons contributions are not necessarily equal, measuring the nuclear recoil energy from the elastic scattering off nucleus would provide appropriate constraints on parameter space of the model in comparing the results from the DD experiments. The current most restricted limits are coming from the LZ experiment <xref ref-type="bibr" rid="c23">[23]</xref> and the future projections from XLZD <xref ref-type="bibr" rid="c26">[26]</xref>. Thus, computing the normalized to one nucleon cross section for a pointlike xenon nucleus would be more convenient in aim to directly compare with the experimental limits <xref ref-type="bibr" rid="c53">[53]</xref>, <disp-formula id="d16"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>σ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>π</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>Z</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">-</mml:mo><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math><label>(16)</label></disp-formula>where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> is the reduced mass of the DM with the nucleon (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>), <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) is the number of protons (neutrons) in the xenon nucleus, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the couplings to protons and neutrons.</p><p>We fixed first the gauge bosons masses at their lower limits as provided in Table <xref ref-type="table" rid="t2">II</xref> and fixed the masses of the HNs to be half of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula> for each benchmark value of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>. Then, using micr<sc>omega</sc>s, we made a random scan over <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> where we imposed that the relic density constraints should be satisfied, whether our candidate explains all the DM in the Universe or part of it. The results are shown in Fig. <xref ref-type="fig" rid="f5">5</xref>, where we plot the rescaled SI cross section off xenon <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> with respect to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>ξ</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the fraction of the predicted value of the relic density over the observed value. Because of the contributions from both the annihilation and coannihilation processes to the relic density, the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>GeV</mml:mi></mml:math></inline-formula> scenario (left panel) drops sharply when <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is around half of the neutral and charged gauge bosons masses. The valid points at the GeV scale appear since the relic density condition is satisfied because of the coannihilation channels contribution that are mediated by the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> boson, and disappear as expected regarding the other scenario when <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>TeV</mml:mi></mml:math></inline-formula> (right panel) where the relic density condition is not satisfied (see Fig. <xref ref-type="fig" rid="f2">2</xref>).</p><fig id="f5"><object-id>5</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.f5</object-id><label>FIG. 5.</label><caption><p><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> with respect to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> for two scenarios of mass splitting <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>GeV</mml:mi></mml:math></inline-formula> (TeV) and several benchmark values of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The thick black line represents the current limits of LZ experiment <xref ref-type="bibr" rid="c23">[23]</xref>, the brown dashed lines represent the future projection limits of XLZD for exposures <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn>200</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn>1000</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="bibr" rid="c26">[26]</xref>, and the orange dash-dotted line represents the neutrino floor <xref ref-type="bibr" rid="c54">[54]</xref>.</p></caption><graphic xlink:href="e095037_5.eps"/></fig><p>The plots indicate that only the region near a gauge boson resonance is allowed by current LZ limits, and that most of these regions are within the reach of the future XLZD projections. Note, however, that some of the points cannot be probed since they fall below the neutrino floor <xref ref-type="bibr" rid="c54">[54]</xref>. In Fig. <xref ref-type="fig" rid="f5">5</xref>, the neutral gauge bosons masses were fixed at their lower bounds, and we expect that the SI scattering cross section will decrease for heavier masses (see Fig. <xref ref-type="fig" rid="f8">8</xref>), thus allowing a wider range of allowed points. In the next section, we will explore the full parameter space of the model. In this general scan, we will also apply collider constraints, namely the LEP 1 <xref ref-type="bibr" rid="c41">[41]</xref> and LEP 2 <xref ref-type="bibr" rid="c42">[42]</xref> limits, in addition to the LHC searches for long-lived charged particles <xref ref-type="bibr" rid="c43 c44 c45">[43–45]</xref> embedded in <monospace>SModelS</monospace> <xref ref-type="bibr" rid="c46">[46]</xref>. As a result, the viable points at the electroweak scale will be strongly suppressed. Moreover, we will show that the TeV scale DM can be constrained from indirect searches, in particular from the limits on DM annihilation into photons from CTA <xref ref-type="bibr" rid="c27">[27]</xref>.</p></sec></sec><sec id="s6"><label>VI.</label><title>GENERAL SCAN</title><p>The four free parameters for our study have been discussed in Sec. <xref ref-type="sec" rid="s2">II</xref>. The gauge coupling <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is fixed to four benchmarks values; see Table <xref ref-type="table" rid="t3">III</xref>. The remaining three parameters are varied randomly, taking into consideration the collider constraints on the gauge bosons masses from Table <xref ref-type="table" rid="t2">II</xref>. The range considered is represented in Table <xref ref-type="table" rid="t3">III</xref>.</p><table-wrap id="t3" specific-use="style-1col"><object-id>III</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.t3</object-id><label>TABLE III.</label><caption><p>The range of the four free parameters used in the scan.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="2"><oasis:colspec align="center" colname="col1" colsep="0" colwidth="74%"/><oasis:colspec align="center" colname="col2" colsep="0" colwidth="95%"/><oasis:thead><oasis:row><oasis:entry valign="top"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry valign="top"><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula></oasis:entry></oasis:row></oasis:thead><oasis:tbody><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>g</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry>3–10 TeV</oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry>1</oasis:entry><oasis:entry>3.4–10 TeV</oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry>2</oasis:entry><oasis:entry>3.7–10 TeV</oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry>3</oasis:entry><oasis:entry>3.8–10 TeV</oasis:entry></oasis:row></oasis:tbody></oasis:tgroup></oasis:table><oasis:table frame="topbot"><oasis:tgroup cols="2"><oasis:colspec align="left" colname="col1" colsep="0"/><oasis:colspec align="center" colname="col2" colsep="0"/><oasis:tbody><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry>10 GeV–10 TeV</oasis:entry></oasis:row><oasis:row rowsep="0"><oasis:entry><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula></oasis:entry><oasis:entry>1 MeV–1 TeV</oasis:entry></oasis:row></oasis:tbody></oasis:tgroup></oasis:table></table-wrap><sec id="s6a"><label>A.</label><title>Relic density</title><p>For this general scan, we impose only an upper bound on the value of the relic density, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>0.13</mml:mn></mml:math></inline-formula>. This value includes a 10% theoretical uncertainty as in Sec. <xref ref-type="sec" rid="s5a">V A</xref>. As discussed in the previous section, DM (co-)annihilation is most efficient when the gauge boson exchanged in s-channel is near resonance. Since the masses of the new gauge bosons are above 3 TeV, the upper bound on the relic density requires in general a dark matter mass above 1.5 TeV. Figure <xref ref-type="fig" rid="f6">6</xref> shows the predicted value of the relic density as a function of the DM mass for two different values of the gauge coupling <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The mass splitting <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is indicated by the color palette. Figure <xref ref-type="fig" rid="f6">6</xref> also shows that a few points are found for a DM mass below 200 GeV; these are associated with a very small mass splitting between the dark matter and the charged VLL and correspond to coannihilation channels mediated by <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> exchange. Note that at this point, we have not imposed the collider constraints on charged leptons mentioned in Sec. <xref ref-type="sec" rid="s4">IV</xref>. Such constraints will exclude most of the low mass region as will be discussed next.</p><fig id="f6"><object-id>6</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.f6</object-id><label>FIG. 6.</label><caption><p><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></inline-formula> variation with respect to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> for two benchmark values of the gauge coupling <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, with the color palette indicating the splitting mass <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p></caption><graphic xlink:href="e095037_6.eps"/></fig></sec><sec id="s6b"><label>B.</label><title>Direct detection and collider searches</title><p>Before examining the predictions for DM direct detection, we apply the LEP and LHC constraints on the charged partner, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula>. For a DM at the electroweak scale, the relic density imposes a very small mass splitting which implies a new charged lepton that can easily be produced at colliders. Thus, nearly all the points at the electroweak scale are excluded. More specifically, all points in the region <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>Z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula> are excluded by the LEP 1 constraint on the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula> boson partial width, while those with <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>104</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>GeV</mml:mi></mml:math></inline-formula> are excluded by the LEP 2 search for charginos. For masses around 130 GeV, a few points are compatible with the LHC searches for long-lived charged particles embedded in <monospace>SModelS</monospace>. However, all of these points are excluded by the direct detection limits from LZ <xref ref-type="bibr" rid="c23">[23]</xref>. This can be seen in Fig. <xref ref-type="fig" rid="f7">7</xref>, which shows the prediction for the rescaled SI cross section <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> with respect to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> for four benchmark values of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, together with the current best limit from LZ <xref ref-type="bibr" rid="c23">[23]</xref>. Figure <xref ref-type="fig" rid="f7">7</xref> also shows that for DM masses above 1.5 TeV, a fraction of the points is already excluded by the LZ limits; moreover, another large fraction is within the reach of future experiments such as XLZD <xref ref-type="bibr" rid="c26">[26]</xref>. We also note that an important fraction of the points lies below the neutrino floor. However, we will see in the next section that some will be within reach of future indirect searches.</p><fig id="f7"><object-id>7</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.f7</object-id><label>FIG. 7.</label><caption><p><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> with respect to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, 2, 3. The thick black line represent the current LZ limit <xref ref-type="bibr" rid="c23">[23]</xref>, the brown dashed lines represent the future projection limits of XLZD for exposures <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn>200</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn>1000</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi></mml:math></inline-formula> <xref ref-type="bibr" rid="c26">[26]</xref>, and the orange dash-dotted line represents the neutrino floor <xref ref-type="bibr" rid="c54">[54]</xref>. The blue night color represent the cases where the points are within the reach of CTA <xref ref-type="bibr" rid="c27">[27]</xref>.</p></caption><graphic xlink:href="e095037_7.eps"/></fig><p>The main contribution for the elastic scattering cross section of dark matter on nucleons comes mainly from diagrams with <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, since these contributions go as <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn>4</mml:mn></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn>4</mml:mn></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> respectively. The largest cross sections, and thus the points excluded by LZ in Fig. <xref ref-type="fig" rid="f7">7</xref>, are found for the smallest allowed values of the gauge boson masses, as shown in Fig. <xref ref-type="fig" rid="f8">8</xref>. This figure shows the variation of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> with respect to the extra neutral gauge boson masses, where the black points represent the ones excluded by LZ. As expected, the largest cross sections correspond to the lighter gauge boson masses. It also illustrates that for large values of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> (right panel when <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula>), the mass splitting between <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> increases in comparison with low values of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> (left panel when <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:math></inline-formula>). Thus, one can distinguish the regions where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> give the dominant contribution in Fig. <xref ref-type="fig" rid="f7">7</xref>. Moreover this large mass splitting entails that for large values of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> it can become difficult to satisfy the relic density constraint because only one generation of gauge bosons contributes in DM annihilation processes, hence the empty area in the lower panels of Fig. <xref ref-type="fig" rid="f7">7</xref> around <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mi>–</mml:mi><mml:mn>9</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>TeV</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p><fig id="f8"><object-id>8</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.f8</object-id><label>FIG. 8.</label><caption><p><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> variation with respect to the extra neutral gauge boson masses for two benchmark values of the gauge coupling <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p></caption><graphic xlink:href="e095037_8.eps"/></fig></sec><sec id="s6c"><label>C.</label><title>Indirect detection bounds</title><p>DM can be detected indirectly by observing <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>γ</mml:mi></mml:math></inline-formula> rays originating from its annihilation in galaxies. As mentioned in Sec. <xref ref-type="sec" rid="s3">III</xref>, the annihilation process could proceed either through an s-channel mediated by the vector bosons portal or through t-channels mediated by the VLLs themselves [see Fig. <xref ref-type="fig" rid="f1">1</xref> and Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="d13">(13)</xref>]. As discussed before, the interaction with the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math></inline-formula> boson is highly suppressed and can be ignored. For a TeV scale dark matter mass, the dominant annihilation channels are into quarks, leptons, and pairs of HNs. These processes proceed via <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> exchange in the s-channel. Other possible final states include pairs of neutrinos, HNs with <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, pairs of neutral or charged gauge bosons, or even <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>h</mml:mi></mml:math></inline-formula>. However, all these final states are subdominant.</p><p>The photon spectra originating from all final states are computed with micr<sc>omega</sc>s and these spectra are compared with the one from dwarf spheroidal galaxies observed by Fermi-LAT <xref ref-type="bibr" rid="c24 c25">[24,25]</xref> with the function embedded within micr<sc>omega</sc>s <xref ref-type="bibr" rid="c47">[47]</xref>. We find that these data do not allow us to constrain the model further, as expected for TeV scale DM. Here, we have not included the points at lower DM masses which are already excluded by DD and collider searches.</p><p>A better probe of TeV scale DM is expected in the future with the CTA telescope. To determine the potential of CTA to probe the model, we again use micr<sc>omega</sc>s to compare the total photon spectra corresponding to each scenario with the projections of CTA <xref ref-type="bibr" rid="c27">[27]</xref>. Figure <xref ref-type="fig" rid="f9">9</xref> shows the predictions for the rescaled cross section annihilation <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo></mml:math></inline-formula> (i.e., <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>×</mml:mo><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo></mml:math></inline-formula>) as a function of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> for the four benchmark values of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>. With the factor <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></inline-formula>, the cases where DM is under abundant is taken into account.</p><fig id="f9"><object-id>9</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.f9</object-id><label>FIG. 9.</label><caption><p><inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>×</mml:mo><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo></mml:math></inline-formula> with respect to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> for several benchmark values of the gauge coupling <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The blue night color represent scenarios within reach of CTA. The light red points satisfy collider constraints and are beyond the reach of DD.</p></caption><graphic xlink:href="e095037_9.eps"/></fig><p>In Fig. <xref ref-type="fig" rid="f9">9</xref>, the spread of viable points in the range <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>1.5</mml:mn><mml:mi>–</mml:mi><mml:mn>5</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>TeV</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> features a very suppressed value of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>×</mml:mo><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo></mml:math></inline-formula>. These points correspond to coannihilation scenarios with s-channel exchange of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and a small mass splitting between the component of the VLL doublet. For these points, not only can the relic density be small (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mo>≪</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>), but also the cross section for pair annihilation of DM can be much suppressed as it does not set the relic density. For the bulk of the points at the TeV scale, the predictions for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>×</mml:mo><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo></mml:math></inline-formula> lie in the range <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>28</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>–</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>25</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>cm</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, thus points in the upper range fall within the reach of CTA. Note that in this region, the relic density is mainly determined by gauge boson exchange, either a combination of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, or <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> bosons in case of coannihilation. For DM pair annihilation mediated through the s-channel exchange of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, the dominant final states are <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>. We conclude that a significant fraction of those points are within the reach of CTA. The range of masses for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is illustrated in Fig. <xref ref-type="fig" rid="f10">10</xref>, and one clearly sees that points with large <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>×</mml:mo><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo></mml:math></inline-formula> within the reach of CTA are close to the region <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≈</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula>. Moreover, the distinct region with suppressed <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>ξ</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>×</mml:mo><mml:mo stretchy="false">⟨</mml:mo><mml:msub><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">⟩</mml:mo></mml:math></inline-formula> in Fig. <xref ref-type="fig" rid="f9">9</xref> which does not respect this mass relation can be clearly identified with both cases of Fig. <xref ref-type="fig" rid="f10">10</xref>.</p><fig id="f10"><object-id>10</object-id><object-id pub-id-type="doi">10.1103/ksx2-z8s3.f10</object-id><label>FIG. 10.</label><caption><p>Masses of neutral gauge bosons with respect to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> mass for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The cyan points are within reach of CTA while the red and yellow points are out of reach of DD and ID. All points satisfy collider constraints. The dotted line represents <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p></caption><graphic xlink:href="e095037_10.eps"/></fig></sec></sec><sec id="s7"><label>VII.</label><title>CONCLUSION</title><p>In this work, we have shown that an extension of the LRSM with an extra <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> factor and one generation of VLLs can provide a good DM candidate, the neutral component of the VLL doublet. For stabilizing the DM particle, a discrete parity symmetry that forbids the mixing of VLLs-leptons has been imposed, thus the dark sector particles interact only with vector bosons. DM annihilation and coannihilation into fermions proceed mainly through exchange of the vector bosons portal in s-channel, otherwise annihilation into final state bosons proceed through VLLs exchange in t-channel.</p><p>After imposing an upper bound on the relic density, we found that DM could be either at the electroweak scale or at the (multi) TeV scale. For the low mass region, a small mass splitting between the DM particle and its charged partner is required. However, searches for charged leptons at LEP and LHC almost completely exclude this possibility. The only remaining points above 104 GeV are found to be incompatible with direct detection results of LZ. For DM above the TeV scale, all viable points escape the current limits from dwarf spheroidal galaxies by Fermi-LAT; however, the model is partly constrained by direct detection results of LZ and will be further probed by future large detectors. Moreover, we have highlighted a complementarity between DD and ID. In particular, the future CTA telescope will be able to probe multi-TeV DM that escape multiton scale direct detectors such as XLZD, and even to probe some points that fall below the neutrino floor.</p><p>In this work, we have made simplifying assumptions; for one, we only considered the case where the mass of the HNs is half that of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:msub></mml:math></inline-formula> in order to adapt simply the existing LHC limits on new gauge bosons coming from the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo>±</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> channel. We found that the contribution of final states with pair of HNs give a non-negligible contribution to DM annihilation, although the annihilation into quarks and leptons remain dominant. We checked that removing the HNs from the final state did not affect significantly the photon spectra. We conclude that allowing a larger mass range for the HNs is more likely to impact the DM observables only if it impacts the allowed masses for the new gauge bosons.</p><p>Finally, in our analysis all the masses of extra scalars were fixed at a high scale, an open question that we leave for future work is whether taking the scalar sector particles into consideration—where neutral, charged, and doubly charged scalars could appear in the final states of annihilation and coannihilation processes—would impact DM observables.</p></sec></body><back><sec sec-type="data-availability"><title>DATA AVAILABILITY</title><p>The data are not publicly available. The data are available from the authors upon reasonable request.</p></sec><ref-list><ref id="c1"><label>[1]</label><mixed-citation id="c1a" publication-type="journal"><object-id>1a</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>J. C. Pati</string-name> and <string-name>A. Salam</string-name></person-group>, <article-title>Lepton number as the fourth color</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>10</volume>, <page-range>275</page-range> (<year>1974</year>); <pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>0556-2821</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.10.275</pub-id></mixed-citation><mixed-citation id="c1b" publication-type="journal" specific-use="authorjournal"><object-id>1b</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>J. C. Pati</string-name> and <string-name>A. Salam</string-name></person-group><source>Phys. Rev. D</source><volume>11</volume>, <page-range>703(E)</page-range> (<year>1975</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>0556-2821</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.11.703.2</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c2"><label>[2]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>2</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>R. N. Mohapatra</string-name> and <string-name>J. C. Pati</string-name></person-group>, <article-title>A natural left-right symmetry</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>11</volume>, <page-range>2558</page-range> (<year>1975</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>0556-2821</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.11.2558</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c3"><label>[3]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>3</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>G. Senjanovic</string-name> and <string-name>R. N. Mohapatra</string-name></person-group>, <article-title>Exact left-right symmetry and spontaneous violation of parity</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>12</volume>, <page-range>1502</page-range> (<year>1975</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>0556-2821</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.12.1502</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c4"><label>[4]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>4</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>P. Duka</string-name>, <string-name>J. Gluza</string-name>, and <string-name>M. Zralek</string-name></person-group>, <article-title>Quantization and renormalization of the manifest left-right symmetric model of electroweak interactions</article-title>, <source>Ann. Phys. (N.Y.)</source> <volume>280</volume>, <page-range>336</page-range> (<year>2000</year>).<pub-id pub-id-type="coden">APNYA6</pub-id><issn>0003-4916</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1006/aphy.1999.5988</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c5"><label>[5]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>5</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>A. Roitgrund</string-name>, <string-name>G. Eilam</string-name>, and <string-name>S. Bar-Shalom</string-name></person-group>, <article-title>Implementation of the left-right symmetric model in <sc>f</sc>eyn<sc>r</sc>ules</article-title>, <source>Comput. Phys. Commun.</source> <volume>203</volume>, <page-range>18</page-range> (<year>2016</year>).<pub-id pub-id-type="coden">CPHCBZ</pub-id><issn>0010-4655</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1016/j.cpc.2015.12.009</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c6"><label>[6]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>6</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>N. G. Deshpande</string-name>, <string-name>J. F. Gunion</string-name>, <string-name>B. Kayser</string-name>, and <string-name>F. I. Olness</string-name></person-group>, <article-title>Left-right symmetric electroweak models with triplet Higgs</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>44</volume>, <page-range>837</page-range> (<year>1991</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>0556-2821</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.44.837</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c7"><label>[7]</label><mixed-citation publication-type="book"><object-id>7</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>R. N. Mohapatra</string-name></person-group>, <source>Unification and Supersymmetry: The Frontiers of Quark-Lepton Physics</source>, <edition>3rd ed.</edition> (<publisher-name>Springer</publisher-name>, New York, <year>2022</year>).</mixed-citation></ref><ref id="c8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>8</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>R. N. Mohapatra</string-name></person-group>, <article-title>Mechanism for understanding small neutrino mass in superstring theories</article-title>, <source>Phys. Rev. Lett.</source> <volume>56</volume>, <page-range>561</page-range> (<year>1986</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRLTAO</pub-id><issn>0031-9007</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevLett.56.561</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c9"><label>[9]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>9</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>R. N. Mohapatra</string-name> and <string-name>J. W. F. Valle</string-name></person-group>, <article-title>Neutrino mass and baryon number nonconservation in superstring models</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>34</volume>, <page-range>1642</page-range> (<year>1986</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>0556-2821</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.34.1642</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c10"><label>[10]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>10</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>M. Nemevsek</string-name>, <string-name>G. Senjanovic</string-name>, and <string-name>Y. Zhang</string-name></person-group>, <article-title>Warm dark matter in low scale left-right theory</article-title>, <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <issue>07</issue> (<volume>2012</volume>) <page-range>006</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JCAPBP</pub-id><issn>1475-7516</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1088/1475-7516/2012/07/006</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c11"><label>[11]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>11</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>J. Heeck</string-name> and <string-name>S. Patra</string-name></person-group>, <article-title>Minimal left-right symmetric dark matter</article-title>, <source>Phys. Rev. Lett.</source> <volume>115</volume>, <page-range>121804</page-range> (<year>2015</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRLTAO</pub-id><issn>0031-9007</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevLett.115.121804</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c12"><label>[12]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>12</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>W.-l. Guo</string-name>, <string-name>L.-m. Wang</string-name>, <string-name>Y.-l. Wu</string-name>, and <string-name>C. Zhuang</string-name></person-group>, <article-title>The dark matter constraints on the left-right symmetric model with <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> symmetry</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>78</volume>, <page-range>035015</page-range> (<year>2008</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>1550-7998</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.78.035015</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c13"><label>[13]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>13</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>W.-L. Guo</string-name>, <string-name>L.-M. Wang</string-name>, <string-name>Y.-L. Wu</string-name>, <string-name>Y.-F. Zhou</string-name>, and <string-name>C. Zhuang</string-name></person-group>, <article-title>Gauge-singlet dark matter in a left-right symmetric model with spontaneous <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> violation</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>79</volume>, <page-range>055015</page-range> (<year>2009</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>1550-7998</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.79.055015</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c14"><label>[14]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>14</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>S. Patra</string-name> and <string-name>S. Rao</string-name></person-group>, <article-title>Singlet fermion dark matter within left-right model</article-title>, <source>Phys. Lett. B</source> <volume>759</volume>, <page-range>454</page-range> (<year>2016</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PYLBAJ</pub-id><issn>0370-2693</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1016/j.physletb.2016.05.098</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c15"><label>[15]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>15</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>C. Garcia-Cely</string-name> and <string-name>J. Heeck</string-name></person-group>, <article-title>Phenomenology of left-right symmetric dark matter</article-title>, <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <issue>03</issue> (<volume>2016</volume>) <page-range>021</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JCAPBP</pub-id><issn>1475-7516</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1088/1475-7516/2016/03/021</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c16"><label>[16]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>16</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>S. Bhattacharyya</string-name> and <string-name>A. Datta</string-name></person-group>, <article-title>Dark matter perspective of left-right symmetric gauge model</article-title>, <source>Nucl. Phys. B</source> <volume>991</volume>, <page-range>116197</page-range> (<year>2023</year>).<pub-id pub-id-type="coden">NUPBBO</pub-id><issn>0550-3213</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1016/j.nuclphysb.2023.116197</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c17"><label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>17</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>A. Berlin</string-name>, <string-name>P. J. Fox</string-name>, <string-name>D. Hooper</string-name>, and <string-name>G. Mohlabeng</string-name></person-group>, <article-title>Mixed dark matter in left-right symmetric models</article-title>, <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <issue>06</issue> (<volume>2016</volume>) <page-range>016</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JCAPBP</pub-id><issn>1475-7516</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1088/1475-7516/2016/06/016</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c18"><label>[18]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>18</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>P. S. B. Dev</string-name>, <string-name>R. N. Mohapatra</string-name>, and <string-name>Y. Zhang</string-name></person-group>, <article-title>Heavy right-handed neutrino dark matter in left–right models</article-title>, <source>Mod. Phys. Lett. A</source> <volume>32</volume>, <page-range>1740007</page-range> (<year>2017</year>).<pub-id pub-id-type="coden">MPLAEQ</pub-id><issn>0217-7323</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1142/S0217732317400077</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c19"><label>[19]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>19</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>S. Bahrami</string-name>, <string-name>M. Frank</string-name>, <string-name>D. K. Ghosh</string-name>, <string-name>N. Ghosh</string-name>, and <string-name>I. Saha</string-name></person-group>, <article-title>Dark matter and collider studies in the left-right symmetric model with vectorlike leptons</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>95</volume>, <page-range>095024</page-range> (<year>2017</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>2470-0010</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.95.095024</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c20"><label>[20]</label><mixed-citation publication-type="eprint"><object-id>20</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>Y. Bouzeraib</string-name> and <string-name>M. S. Zidi</string-name></person-group>, <article-title>Alternative framework for the left-right symmetric model including vector-like fermions</article-title>, <pub-id pub-id-type="arxiv">arXiv:2603.07608</pub-id>.</mixed-citation></ref><ref id="c21"><label>[21]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>21</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>G. Belanger</string-name>, <string-name>A. Pukhov</string-name>, and <string-name>G. Servant</string-name></person-group>, <article-title>Dirac neutrino dark matter</article-title>, <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <issue>01</issue> (<volume>2008</volume>) <page-range>009</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JCAPBP</pub-id><issn>1475-7516</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1088/1475-7516/2008/01/009</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c22"><label>[22]</label><mixed-citation id="c22a" publication-type="journal"><object-id>22a</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>N. Aghanim</string-name> <etal/> (<collab>Planck Collaboration</collab>)</person-group>, <article-title>Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters</article-title>, <source>Astron. Astrophys.</source> <volume>641</volume>, <page-range>A6</page-range> (<year>2020</year>); <pub-id pub-id-type="coden">AAEJAF</pub-id><issn>0004-6361</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1051/0004-6361/201833910</pub-id></mixed-citation><mixed-citation id="c22b" publication-type="journal" specific-use="authorjournal"><object-id>22b</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>N. Aghanim</string-name> <etal/> (<collab>Planck Collaboration</collab>)</person-group><source>Astron. Astrophys.</source><volume>652</volume>, <page-range>C4(E)</page-range> (<year>2021</year>).<pub-id pub-id-type="coden">AAEJAF</pub-id><issn>0004-6361</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1051/0004-6361/201833910e</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c23"><label>[23]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>23</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>J. Aalbers</string-name> <etal/> (<collab>LZ Collaboration</collab>)</person-group>, <article-title>Dark matter search results from 4.2 tonne-years of exposure of the LUX-ZEPLIN (LZ) experiment</article-title>, <source>Phys. Rev. Lett.</source> <volume>135</volume>, <page-range>011802</page-range> (<year>2025</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRLTAO</pub-id><issn>0031-9007</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/4dyc-z8zf</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c24"><label>[24]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>24</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>V. Bonnivard</string-name> <etal/></person-group>, <article-title>Dark matter annihilation and decay in dwarf spheroidal galaxies: The classical and ultrafaint dSphs</article-title>, <source>Mon. Not. R. Astron. Soc.</source> <volume>453</volume>, <page-range>849</page-range> (<year>2015</year>).<pub-id pub-id-type="coden">MNRAA4</pub-id><issn>0035-8711</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1093/mnras/stv1601</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c25"><label>[25]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>25</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>A. Alvarez</string-name>, <string-name>F. Calore</string-name>, <string-name>A. Genina</string-name>, <string-name>J. Read</string-name>, <string-name>P. D. Serpico</string-name>, and <string-name>B. Zaldivar</string-name></person-group>, <article-title>Dark matter constraints from dwarf galaxies with data-driven J-factors</article-title>, <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <issue>09</issue> (<volume>2020</volume>) <page-range>004</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JCAPBP</pub-id><issn>1475-7516</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1088/1475-7516/2020/09/004</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c26"><label>[26]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>26</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>J. Aalbers</string-name> <etal/></person-group>, <article-title>A next-generation liquid xenon observatory for dark matter and neutrino physics</article-title>, <source>J. Phys. G</source> <volume>50</volume>, <page-range>013001</page-range> (<year>2023</year>).<pub-id pub-id-type="coden">JPGPED</pub-id><issn>0954-3899</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1088/1361-6471/ac841a</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c27"><label>[27]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>27</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>A. Acharyya</string-name> <etal/> (<collab>CTA Collaboration</collab>)</person-group>, <article-title>Sensitivity of the Cherenkov telescope array to a dark matter signal from the Galactic centre</article-title>, <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <issue>01</issue> (<volume>2021</volume>) <page-range>057</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JCAPBP</pub-id><issn>1475-7516</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1088/1475-7516/2021/01/057</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c28"><label>[28]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>28</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>Y. Zhang</string-name>, <string-name>H. An</string-name>, <string-name>X. Ji</string-name>, and <string-name>R. N. Mohapatra</string-name></person-group>, <article-title>Right-handed quark mixings in minimal left-right symmetric model with general CP violation</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>76</volume>, <page-range>091301</page-range> (<year>2007</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>1550-7998</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.76.091301</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c29"><label>[29]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>29</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>L. Lopez Honorez</string-name>, <string-name>E. Nezri</string-name>, <string-name>J. F. Oliver</string-name>, and <string-name>M. H. G. Tytgat</string-name></person-group>, <article-title>The inert doublet model: An archetype for dark matter</article-title>, <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <issue>02</issue> (<volume>2007</volume>) <page-range>028</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JCAPBP</pub-id><issn>1475-7516</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1088/1475-7516/2007/02/028</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c30"><label>[30]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>30</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>L. Lopez Honorez</string-name> and <string-name>C. E. Yaguna</string-name></person-group>, <article-title>The inert doublet model of dark matter revisited</article-title>, <source>J. High Energy Phys.</source> <issue>09</issue> (<volume>2010</volume>) <page-range>046</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JHEPFG</pub-id><issn>1029-8479</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1007/JHEP09(2010)046</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c31"><label>[31]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>31</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>L. Lopez Honorez</string-name> and <string-name>C. E. Yaguna</string-name></person-group>, <article-title>A new viable region of the inert doublet model</article-title>, <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <issue>01</issue> (<volume>2011</volume>) <page-range>002</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JCAPBP</pub-id><issn>1475-7516</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1088/1475-7516/2011/01/002</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c32"><label>[32]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>32</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>B. Batell</string-name></person-group>, <article-title>Dark discrete gauge symmetries</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>83</volume>, <page-range>035006</page-range> (<year>2011</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>1550-7998</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.83.035006</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c33"><label>[33]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>33</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>M. Hirsch</string-name>, <string-name>S. Morisi</string-name>, <string-name>E. Peinado</string-name>, and <string-name>J. W. F. Valle</string-name></person-group>, <article-title>Discrete dark matter</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>82</volume>, <page-range>116003</page-range> (<year>2010</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>1550-7998</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.82.116003</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c34"><label>[34]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>34</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>L. Lavoura</string-name>, <string-name>S. Morisi</string-name>, and <string-name>J. W. F. Valle</string-name></person-group>, <article-title>Accidental stability of dark matter</article-title>, <source>J. High Energy Phys.</source> <issue>02</issue> (<volume>2013</volume>) <page-range>118</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JHEPFG</pub-id><issn>1029-8479</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1007/JHEP02(2013)118</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c35"><label>[35]</label><mixed-citation id="c35a" publication-type="journal"><object-id>35a</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>K. Earl</string-name>, <string-name>K. Hartling</string-name>, <string-name>H. E. Logan</string-name>, and <string-name>T. Pilkington</string-name></person-group>, <article-title>Two viable large scalar multiplet models with a <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> symmetry</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>90</volume>, <page-range>055029</page-range> (<year>2014</year>); <pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>1550-7998</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.90.055029</pub-id></mixed-citation><mixed-citation id="c35b" publication-type="journal" specific-use="authorjournal"><object-id>35b</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>K. Earl</string-name>, <string-name>K. Hartling</string-name>, <string-name>H. E. Logan</string-name>, and <string-name>T. Pilkington</string-name></person-group><source>Phys. Rev. D</source><volume>92</volume>, <page-range>039902(E)</page-range> (<year>2015</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>1550-7998</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.92.039902</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c36"><label>[36]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>36</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>E. Ma</string-name> and <string-name>A. Natale</string-name></person-group>, <article-title>Scotogenic <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> model of neutrino mass with <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>27</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> symmetry</article-title>, <source>Phys. Lett. B</source> <volume>734</volume>, <page-range>403</page-range> (<year>2014</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PYLBAJ</pub-id><issn>0370-2693</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1016/j.physletb.2014.05.070</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c37"><label>[37]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>37</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>S. Baek</string-name>, <string-name>P. Ko</string-name>, and <string-name>W.-I. Park</string-name></person-group>, <article-title>Local <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> scalar dark matter model confronting galactic <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:math></inline-formula>-scale <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>γ</mml:mi></mml:math></inline-formula>-ray</article-title>, <source>Phys. Lett. B</source> <volume>747</volume>, <page-range>255</page-range> (<year>2015</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PYLBAJ</pub-id><issn>0370-2693</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1016/j.physletb.2015.06.002</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c38"><label>[38]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>38</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>J. M. Lamprea</string-name> and <string-name>E. Peinado</string-name></person-group>, <article-title>Seesaw scale discrete dark matter and two-zero texture Majorana neutrino mass matrices</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>94</volume>, <page-range>055007</page-range> (<year>2016</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>2470-0010</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.94.055007</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c39"><label>[39]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>39</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>G. Bélanger</string-name>, <string-name>S. Choubey</string-name>, <string-name>R. M. Godbole</string-name>, <string-name>S. Khan</string-name>, <string-name>M. Mitra</string-name>, and <string-name>A. Roy</string-name></person-group>, <article-title>WIMP and FIMP dark matter in singlet-triplet fermionic model</article-title>, <source>J. High Energy Phys.</source> <issue>11</issue> (<volume>2022</volume>) <page-range>133</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JHEPFG</pub-id><issn>1029-8479</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1007/JHEP11(2022)133</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c40"><label>[40]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>40</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>A. Tumasyan</string-name> <etal/> (<collab>CMS Collaboration</collab>)</person-group>, <article-title>Search for a right-handed W boson and a heavy neutrino in proton-proton collisions at <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>13</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>TeV</mml:mi></mml:math></inline-formula></article-title>, <source>J. High Energy Phys.</source> <issue>04</issue> (<volume>2022</volume>) <page-range>047</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JHEPFG</pub-id><issn>1029-8479</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1007/JHEP04(2022)047</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c41"><label>[41]</label><mixed-citation publication-type="eprint"><object-id>41</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>D. Abbaneo</string-name> <etal/> (<collab>ALEPH, DELPHI, L3, OPAL, LEP Electroweak Working Group, SLD Heavy Flavor, and Electroweak Groups Collaborations</collab>)</person-group>, <article-title>A combination of preliminary electroweak measurements and constraints on the standard model</article-title>, <pub-id pub-id-type="arxiv">arXiv:hep-ex/0112021</pub-id>.</mixed-citation></ref><ref id="c42"><label>[42]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>42</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>A. Heister</string-name> <etal/> (<collab>ALEPH Collaboration</collab>)</person-group>, <article-title>Search for charginos nearly mass degenerate with the lightest neutralino in <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo></mml:msup></mml:math></inline-formula> collisions at center-of-mass energies up to 209-GeV</article-title>, <source>Phys. Lett. B</source> <volume>533</volume>, <page-range>223</page-range> (<year>2002</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PYLBAJ</pub-id><issn>0370-2693</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1016/S0370-2693(02)01584-8</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c43"><label>[43]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>43</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>M. Aaboud</string-name> <etal/> (<collab>ATLAS Collaboration</collab>)</person-group>, <article-title>Search for heavy charged long-lived particles in the ATLAS detector in <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn>36.1</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:msup><mml:mi>fb</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> of proton-proton collision data at <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>13</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>TeV</mml:mi></mml:math></inline-formula></article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>99</volume>, <page-range>092007</page-range> (<year>2019</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>2470-0010</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.99.092007</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c44"><label>[44]</label><mixed-citation id="c44a" publication-type="journal"><object-id>44a</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>S. Chatrchyan</string-name> <etal/> (<collab>CMS Collaboration</collab>)</person-group>, <article-title>Searches for long-lived charged particles in <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula> collisions at <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn></mml:math></inline-formula> and 8 TeV</article-title>, <source>J. High Energy Phys.</source> <issue>07</issue> (<volume>2013</volume>) <page-range>122</page-range>; <pub-id pub-id-type="coden">JHEPFG</pub-id><issn>1029-8479</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1007/JHEP07(2013)122</pub-id></mixed-citation><mixed-citation id="c44b" publication-type="journal" specific-use="authorjournal"><object-id>44b</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>S. Chatrchyan</string-name> <etal/> (<collab>CMS Collaboration</collab>)</person-group><source>J. High Energy Phys.</source><issue>11</issue> (<volume>2022</volume>) <page-range>149(E)</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JHEPFG</pub-id><issn>1029-8479</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1007/JHEP11(2022)149</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c45"><label>[45]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>45</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>V. Khachatryan</string-name> <etal/> (<collab>CMS Collaboration</collab>)</person-group>, <article-title>Constraints on the pMSSM, AMSB model and on other models from the search for long-lived charged particles in proton-proton collisions at <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>TeV</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></article-title>, <source>Eur. Phys. J. C</source> <volume>75</volume>, <page-range>325</page-range> (<year>2015</year>).<pub-id pub-id-type="coden">EPCFFB</pub-id><issn>1434-6044</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1140/epjc/s10052-015-3533-3</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c46"><label>[46]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>46</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>M. M. Altakach</string-name>, <string-name>S. Kraml</string-name>, <string-name>A. Lessa</string-name>, <string-name>S. Narasimha</string-name>, <string-name>T. Pascal</string-name>, <string-name>C. Ramos</string-name>, <string-name>Y. Villamizar</string-name>, and <string-name>W. Waltenberger</string-name></person-group>, <article-title>SModelS v3: Going beyond <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="script">Z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> topologies</article-title>, <source>J. High Energy Phys.</source> <issue>11</issue> (<volume>2024</volume>) <page-range>074</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JHEPFG</pub-id><issn>1029-8479</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1007/JHEP11(2024)074</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c47"><label>[47]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>47</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>G. Alguero</string-name>, <string-name>G. Belanger</string-name>, <string-name>F. Boudjema</string-name>, <string-name>S. Chakraborti</string-name>, <string-name>A. Goudelis</string-name>, <string-name>S. Kraml</string-name>, <string-name>A. Mjallal</string-name>, and <string-name>A. Pukhov</string-name></person-group>, <article-title>micr<sc>omega</sc>s 6.0: N-component dark matter</article-title>, <source>Comput. Phys. Commun.</source> <volume>299</volume>, <page-range>109133</page-range> (<year>2024</year>).<pub-id pub-id-type="coden">CPHCBZ</pub-id><issn>0010-4655</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1016/j.cpc.2024.109133</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c48"><label>[48]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>48</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>A. Alloul</string-name>, <string-name>N. D. Christensen</string-name>, <string-name>C. Degrande</string-name>, <string-name>C. Duhr</string-name>, and <string-name>B. Fuks</string-name></person-group>, <article-title><sc>f</sc>eyn<sc>r</sc>ules 2.0—A complete toolbox for tree-level phenomenology</article-title>, <source>Comput. Phys. Commun.</source> <volume>185</volume>, <page-range>2250</page-range> (<year>2014</year>).<pub-id pub-id-type="coden">CPHCBZ</pub-id><issn>0010-4655</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1016/j.cpc.2014.04.012</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c49"><label>[49]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>49</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>A. Belyaev</string-name>, <string-name>N. D. Christensen</string-name>, and <string-name>A. Pukhov</string-name></person-group>, <article-title><sc>c</sc>alc<sc>hep</sc> 3.4 for collider physics within and beyond the Standard Model</article-title>, <source>Comput. Phys. Commun.</source> <volume>184</volume>, <page-range>1729</page-range> (<year>2013</year>).<pub-id pub-id-type="coden">CPHCBZ</pub-id><issn>0010-4655</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1016/j.cpc.2013.01.014</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c50"><label>[50]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>50</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>S. Banerjee</string-name>, <string-name>F. Boudjema</string-name>, <string-name>N. Chakrabarty</string-name>, <string-name>G. Chalons</string-name>, and <string-name>H. Sun</string-name></person-group>, <article-title>Relic density of dark matter in the inert doublet model beyond leading order: The heavy mass case</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>100</volume>, <page-range>095024</page-range> (<year>2019</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>2470-0010</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.100.095024</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c51"><label>[51]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>51</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>S. Banerjee</string-name>, <string-name>F. Boudjema</string-name>, <string-name>N. Chakrabarty</string-name>, and <string-name>H. Sun</string-name></person-group>, <article-title>Relic density of dark matter in the inert doublet model beyond leading order for the low mass region: I. Renormalisation and constraints</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>104</volume>, <page-range>075002</page-range> (<year>2021</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>2470-0010</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.104.075002</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c52"><label>[52]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>52</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>G. Bélanger</string-name>, <string-name>A. Pukhov</string-name>, <string-name>C. E. Yaguna</string-name>, and <string-name>Ó. Zapata</string-name></person-group>, <article-title>The <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> model of three-component scalar dark matter</article-title>, <source>J. High Energy Phys.</source> <issue>03</issue> (<volume>2023</volume>) <page-range>100</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JHEPFG</pub-id><issn>1029-8479</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1007/JHEP03(2023)100</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c53"><label>[53]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>53</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>G. Belanger</string-name>, <string-name>J. Da Silva</string-name>, and <string-name>A. Pukhov</string-name></person-group>, <article-title>The right-handed sneutrino as thermal dark matter in U(1) extensions of the MSSM</article-title>, <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <issue>12</issue> (<volume>2011</volume>) <page-range>014</page-range>.<pub-id pub-id-type="coden">JCAPBP</pub-id><issn>1475-7516</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1088/1475-7516/2011/12/014</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="c54"><label>[54]</label><mixed-citation publication-type="journal"><object-id>54</object-id><person-group person-group-type="author"><string-name>J. Billard</string-name>, <string-name>L. Strigari</string-name>, and <string-name>E. Figueroa-Feliciano</string-name></person-group>, <article-title>Implication of neutrino backgrounds on the reach of next generation dark matter direct detection experiments</article-title>, <source>Phys. Rev. D</source> <volume>89</volume>, <page-range>023524</page-range> (<year>2014</year>).<pub-id pub-id-type="coden">PRVDAQ</pub-id><issn>1550-7998</issn><pub-id pub-id-type="doi" specific-use="suppress-display">10.1103/PhysRevD.89.023524</pub-id></mixed-citation></ref></ref-list></back></article>
