Author: "Korga G" / Database: OAIster - Searchworks@Jio Institute Digital Library Search Results

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1. A new hybrid gadolinium nanoparticles-loaded polymeric material for neutron detection in rare event searches

Author: Collaboration, DarkSide-20k, Acerbi, F., Adhikari, P., Agnes, P., Ahmad, I., Albergo, S., Albuquerque, I. F., Alexander, T., Alton, A. K., Amaudruz, P., Angiolilli, M., Aprile, E., Ardito, R., Corona, M. Atzori, Auty, D. J., Ave, M., Avetisov, I. C., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Olmedo, A. Barrado, Barrillon, P., Batignani, G., Bhowmick, P., Bocci, V., Bonivento, W., Bottino, B., Boulay, M. G., Buchowicz, A., Bussino, S., Busto, J., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calabrese, R., Camillo, V., Caminata, A., Canci, N., Capra, A., Caravati, M., Cárdenas-Montes, M., Cargioli, N., Carlini, M., Castellani, A., Castello, P., Cavalcante, P., Cavallo, D., Cebrian, S., Ruiz, J. Cela, Chashin, S., Chepurnov, A., Cifarelli, L., Cintas, D., Citterio, M., Cleveland, B., Coadou, Y., Cocco, V., Colaiuda, D., Vilda, E. Conde, Consiglio, L., Costa, B. S., Czubak, M., D'Auria, S., Rolo, M. D. Da Rocha, Darbo, G., Davini, S., De Cecco, S., De Guido, G., Dellacasa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Capua, F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Di Stefano, P., Dias, L. K., Mairena, D. Díaz, Ding, X., Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Dronik, V., Elersich, A., Ellingwood, E., Erjavec, T., Diaz, M. Fernandez, Ficorella, A., Fiorillo, G., Franchini, P., Franco, D., Gatti, H. Frandini, Frolov, E., Gabriele, F., Gahan, D., Galbiati, C., Galinski, G., Gallina, G., Garbini, M., Abia, P. Garcia, Gawdzik, A., Gendotti, A., Ghisi, A., Giovanetti, G. K., Casanueva, V. Goicoechea, Gola, A., Grandi, L., Grauso, G., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A., Hamer, A., Haranczyk, M., Harrop, B., Hessel, T., Hill, S., Horikawa, S., Hu, J., Hubaut, F., Hucker, J., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, A., Ippolito, V., Jamil, A., Jillings, C., Keloth, R., Kemmerich, N., Kemp, A., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kondo, K., Korga, G., Kotsiopoulou, L., Koulosousas, S., Kubankin, A., Kuss, M., Kuzniak, M., Kuzwa, M., La Commara, M., Lai, M., Guirriec, E. Le, Leason, E., Leoni, A., Lidey, L., Lissia, M., Luzzi, L., Lychagina, O., Macfadyen, O., Machulin, I. N., Manecki, S., Manthos, I., Mapelli, L., Marasciulli, A., Mari, S. M., Mariani, C., Maricic, J., Marini, A., Martinez, M., Martoff, C. J., Matteucci, G., Mavrokoridis, K., McDonald, A. B., Mclaughlin, J., Merzi, S., Messina, A., Milincic, R., Minutoli, S., Mitra, A., Moharana, A., Moioli, S., Monroe, J., Moretti, E., Morrocchi, M., Mroz, T., Muratova, V. N., Murphy, M., Murra, M., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Nessi, M., Nieradka, G., Nikolopoulos, K., Nikoloudaki, E., Nowak, J., Olchanski, K., Oleinik, A., Oleynikov, V., Organtini, P., de Solórzano, A. Ortiz, Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Papi, D., Pastuszak, G., Paternoster, G., Peddis, D., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Perez, R., Perotti, F., Pesudo, V., Piacentini, S. I., Pino, N., Plante, G., Pocar, A., Poehlmann, M., Pordes, S., Pralavorio, P., Price, D., Puglia, S., Bazetto, M. Queiroga, Ragusa, F., Ramachers, Y., Ramirez, A., Ravinthiran, S., Razeti, M., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Rivetti, A., Roberts, A., Roberts, C., Rogers, G., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Rudik, D., Sabia, M., Sadashivajois, S., Salomone, P., Samoylov, O., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Santos, E. M., Savarese, C., Scapparone, E., Schillaci, G., Schuckman II, F. G., Scioli, G., Semenov, D. A., Sheshukov, A., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Slimani, S., Smirnov, O., Smirnova, T., Smith, B., Sotnikov, A., Spadoni, F., Spangenberg, M., Stefanizzi, R., Steri, A., Stornelli, V., Stracka, S., Sulis, S., Sung, A., Sunny, C., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Taborda, O., Tartaglia, R., Taylor, A., Taylor, J., Tedesco, S., Testera, G., Thieme, K., Thompson, A., Tonazzo, A., Torres-Lara, S., Tosi, S., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., Vallivilayil, T. J., Van Uffelen, M., Velazquez-Fernandez, L., Viant, T., Vicini, S., Viel, S., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Vossebeld, J., Vyas, B., Wada, M., Walczak, M. B., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Williams, L., Wojaczynski, R., Wojcik, M. M., Wojcik, M., Wright, T., Xie, Y., Yang, C., Yin, J., Zabihi, A., Zakhary, P., Zani, A., Zhang, Y., Zhu, T., Zichichi, A., Zuzel, G., Zykova, M. P., Collaboration, DarkSide-20k, Acerbi, F., Adhikari, P., Agnes, P., Ahmad, I., Albergo, S., Albuquerque, I. F., Alexander, T., Alton, A. K., Amaudruz, P., Angiolilli, M., Aprile, E., Ardito, R., Corona, M. Atzori, Auty, D. J., Ave, M., Avetisov, I. C., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Olmedo, A. Barrado, Barrillon, P., Batignani, G., Bhowmick, P., Bocci, V., Bonivento, W., Bottino, B., Boulay, M. G., Buchowicz, A., Bussino, S., Busto, J., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calabrese, R., Camillo, V., Caminata, A., Canci, N., Capra, A., Caravati, M., Cárdenas-Montes, M., Cargioli, N., Carlini, M., Castellani, A., Castello, P., Cavalcante, P., Cavallo, D., Cebrian, S., Ruiz, J. Cela, Chashin, S., Chepurnov, A., Cifarelli, L., Cintas, D., Citterio, M., Cleveland, B., Coadou, Y., Cocco, V., Colaiuda, D., Vilda, E. Conde, Consiglio, L., Costa, B. S., Czubak, M., D'Auria, S., Rolo, M. D. Da Rocha, Darbo, G., Davini, S., De Cecco, S., De Guido, G., Dellacasa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Capua, F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Di Stefano, P., Dias, L. K., Mairena, D. Díaz, Ding, X., Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Dronik, V., Elersich, A., Ellingwood, E., Erjavec, T., Diaz, M. Fernandez, Ficorella, A., Fiorillo, G., Franchini, P., Franco, D., Gatti, H. Frandini, Frolov, E., Gabriele, F., Gahan, D., Galbiati, C., Galinski, G., Gallina, G., Garbini, M., Abia, P. Garcia, Gawdzik, A., Gendotti, A., Ghisi, A., Giovanetti, G. K., Casanueva, V. Goicoechea, Gola, A., Grandi, L., Grauso, G., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A., Hamer, A., Haranczyk, M., Harrop, B., Hessel, T., Hill, S., Horikawa, S., Hu, J., Hubaut, F., Hucker, J., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, A., Ippolito, V., Jamil, A., Jillings, C., Keloth, R., Kemmerich, N., Kemp, A., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kondo, K., Korga, G., Kotsiopoulou, L., Koulosousas, S., Kubankin, A., Kuss, M., Kuzniak, M., Kuzwa, M., La Commara, M., Lai, M., Guirriec, E. Le, Leason, E., Leoni, A., Lidey, L., Lissia, M., Luzzi, L., Lychagina, O., Macfadyen, O., Machulin, I. N., Manecki, S., Manthos, I., Mapelli, L., Marasciulli, A., Mari, S. M., Mariani, C., Maricic, J., Marini, A., Martinez, M., Martoff, C. J., Matteucci, G., Mavrokoridis, K., McDonald, A. B., Mclaughlin, J., Merzi, S., Messina, A., Milincic, R., Minutoli, S., Mitra, A., Moharana, A., Moioli, S., Monroe, J., Moretti, E., Morrocchi, M., Mroz, T., Muratova, V. N., Murphy, M., Murra, M., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Nessi, M., Nieradka, G., Nikolopoulos, K., Nikoloudaki, E., Nowak, J., Olchanski, K., Oleinik, A., Oleynikov, V., Organtini, P., de Solórzano, A. Ortiz, Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Papi, D., Pastuszak, G., Paternoster, G., Peddis, D., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Perez, R., Perotti, F., Pesudo, V., Piacentini, S. I., Pino, N., Plante, G., Pocar, A., Poehlmann, M., Pordes, S., Pralavorio, P., Price, D., Puglia, S., Bazetto, M. Queiroga, Ragusa, F., Ramachers, Y., Ramirez, A., Ravinthiran, S., Razeti, M., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Rivetti, A., Roberts, A., Roberts, C., Rogers, G., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Rudik, D., Sabia, M., Sadashivajois, S., Salomone, P., Samoylov, O., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Santos, E. M., Savarese, C., Scapparone, E., Schillaci, G., Schuckman II, F. G., Scioli, G., Semenov, D. A., Sheshukov, A., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Slimani, S., Smirnov, O., Smirnova, T., Smith, B., Sotnikov, A., Spadoni, F., Spangenberg, M., Stefanizzi, R., Steri, A., Stornelli, V., Stracka, S., Sulis, S., Sung, A., Sunny, C., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Taborda, O., Tartaglia, R., Taylor, A., Taylor, J., Tedesco, S., Testera, G., Thieme, K., Thompson, A., Tonazzo, A., Torres-Lara, S., Tosi, S., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., Vallivilayil, T. J., Van Uffelen, M., Velazquez-Fernandez, L., Viant, T., Vicini, S., Viel, S., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Vossebeld, J., Vyas, B., Wada, M., Walczak, M. B., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Williams, L., Wojaczynski, R., Wojcik, M. M., Wojcik, M., Wright, T., Xie, Y., Yang, C., Yin, J., Zabihi, A., Zakhary, P., Zani, A., Zhang, Y., Zhu, T., Zichichi, A., Zuzel, G., and Zykova, M. P.
Abstract: Experiments aimed at direct searches for WIMP dark matter require highly effective reduction of backgrounds and control of any residual radioactive contamination. In particular, neutrons interacting with atomic nuclei represent an important class of backgrounds due to the expected similarity of a WIMP-nucleon interaction, so that such experiments often feature a dedicated neutron detector surrounding the active target volume. In the context of the development of DarkSide-20k detector at INFN Gran Sasso National Laboratory (LNGS), several R&D projects were conceived and developed for the creation of a new hybrid material rich in both hydrogen and gadolinium nuclei to be employed as an essential element of the neutron detector. Thanks to its very high cross-section for neutron capture, gadolinium is one of the most widely used elements in neutron detectors, while the hydrogen-rich material is instrumental in efficiently moderating the neutrons. In this paper results from one of the R&Ds are presented. In this effort the new hybrid material was obtained as a poly(methyl methacrylate) (PMMA) matrix, loaded with gadolinium oxide in the form of nanoparticles. We describe its realization, including all phases of design, purification, construction, characterization, and determination of mechanical properties of the new material.
Published: 2024

2. Correlated and integrated directionality for sub-MeV solar neutrinos in Borexino

Author: Agostini, M, Altenmüller, K, Appel, S, Atroshchenko, V, Bagdasarian, Z, Basilico, D, Bellini, G, Benziger, J, Biondi, R, Bravo, D, Caccianiga, B, Calaprice, F, Caminata, A, Cavalcante, P, Chepurnov, A, D’Angelo, D, Davini, S, Derbin, A, Di Giacinto, A, Di Marcello, V, Ding, X, Di Ludovico, A, Di Noto, L, Drachnev, I, Formozov, A, Franco, D, Galbiati, C, Ghiano, C, Giammarchi, M, Goretti, A, Göttel, A, Gromov, M, Guffanti, D, Ianni, A, Jany, A, Jeschke, D, Kobychev, V, Korga, G, Kumaran, S, Laubenstein, M, Litvinovich, E, Lombardi, P, Lomskaya, I, Ludhova, L, Lukyanchenko, G, Lukyanchenko, L, Machulin, I, Martyn, J, Meroni, E, Meyer, M, Miramonti, L, Misiaszek, M, Muratova, V, Neumair, B, Nieslony, M, Nugmanov, R, Oberauer, L, Orekhov, V, Ortica, F, Pallavicini, M, Papp, L, Pelicci, L, Penek, Ö, Pietrofaccia, L, Pilipenko, N, Pocar, A, Raikov, G, Ranalli, M, Ranucci, G, Razeto, A, Re, A, Redchuk, M, Romani, A, Rossi, N, Schönert, S, Semenov, D, Settanta, G, Skorokhvatov, M, Singhal, A, Smirnov, O, Sotnikov, A, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Thurn, J, Unzhakov, E, Vishneva, A, Vogelaar, R, von Feilitzsch, F, Wessel, A, Wojcik, M, Wonsak, B, Wurm, M, Zavatarelli, S, Zuber, K, Zuzel, G, Agostini, M., Altenmüller, K., Appel, S., Atroshchenko, V., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Bravo, D., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Cavalcante, P., Chepurnov, A., D’Angelo, D., Davini, S., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Formozov, A., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Göttel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Jeschke, D., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Lukyanchenko, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Meyer, M., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Neumair, B., Nieslony, M., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Papp, L., Pelicci, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Romani, A., Rossi, N., Schönert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Thurn, J., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wessel, A., Wojcik, M., Wonsak, B., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Agostini, M, Altenmüller, K, Appel, S, Atroshchenko, V, Bagdasarian, Z, Basilico, D, Bellini, G, Benziger, J, Biondi, R, Bravo, D, Caccianiga, B, Calaprice, F, Caminata, A, Cavalcante, P, Chepurnov, A, D’Angelo, D, Davini, S, Derbin, A, Di Giacinto, A, Di Marcello, V, Ding, X, Di Ludovico, A, Di Noto, L, Drachnev, I, Formozov, A, Franco, D, Galbiati, C, Ghiano, C, Giammarchi, M, Goretti, A, Göttel, A, Gromov, M, Guffanti, D, Ianni, A, Jany, A, Jeschke, D, Kobychev, V, Korga, G, Kumaran, S, Laubenstein, M, Litvinovich, E, Lombardi, P, Lomskaya, I, Ludhova, L, Lukyanchenko, G, Lukyanchenko, L, Machulin, I, Martyn, J, Meroni, E, Meyer, M, Miramonti, L, Misiaszek, M, Muratova, V, Neumair, B, Nieslony, M, Nugmanov, R, Oberauer, L, Orekhov, V, Ortica, F, Pallavicini, M, Papp, L, Pelicci, L, Penek, Ö, Pietrofaccia, L, Pilipenko, N, Pocar, A, Raikov, G, Ranalli, M, Ranucci, G, Razeto, A, Re, A, Redchuk, M, Romani, A, Rossi, N, Schönert, S, Semenov, D, Settanta, G, Skorokhvatov, M, Singhal, A, Smirnov, O, Sotnikov, A, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Thurn, J, Unzhakov, E, Vishneva, A, Vogelaar, R, von Feilitzsch, F, Wessel, A, Wojcik, M, Wonsak, B, Wurm, M, Zavatarelli, S, Zuber, K, Zuzel, G, Agostini, M., Altenmüller, K., Appel, S., Atroshchenko, V., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Bravo, D., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Cavalcante, P., Chepurnov, A., D’Angelo, D., Davini, S., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Formozov, A., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Göttel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Jeschke, D., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Lukyanchenko, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Meyer, M., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Neumair, B., Nieslony, M., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Papp, L., Pelicci, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Romani, A., Rossi, N., Schönert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Thurn, J., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wessel, A., Wojcik, M., Wonsak, B., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: Liquid scintillator detectors play a central role in the detection of neutrinos from various sources. In particular, it is the only technique used so far for the precision spectroscopy of sub-MeV solar neutrinos, as demonstrated by the Borexino experiment at the Gran Sasso National Laboratory in Italy. The benefit of a high light yield, and thus a low energy threshold and a good energy resolution, comes at the cost of the directional information featured by water Cherenkov detectors, measuring B8 solar neutrinos above a few MeV. In this paper we provide the first directionality measurement of sub-MeV solar neutrinos which exploits the correlation between the first few detected photons in each event and the known position of the Sun for each event. This is also the first signature of directionality in neutrinos elastically scattering off electrons in a liquid scintillator target. This measurement exploits the subdominant, fast Cherenkov light emission that precedes the dominant yet slower scintillation light signal. Through this measurement, we have also been able to extract the rate of Be7 solar neutrinos in Borexino. The demonstration of directional sensitivity in a traditional liquid scintillator target paves the way for the possible exploitation of the Cherenkov light signal in future kton-scale experiments using liquid scintillator targets. Directionality is important for background suppression as well as the disentanglement of signals from various sources.
Published: 2022

3. Search for low-energy signals from fast radio bursts with the Borexino detector

Author: Appel, S, Bagdasarian, Z, Basilico, D, Bellini, G, Benziger, J, Biondi, R, Caccianiga, B, Calaprice, F, Caminata, A, Chepurnov, A, D'Angelo, D, Derbin, A, Giacinto, A, Marcello, V, Ding, X, Ludovico, A, Noto, L, Drachnev, I, Franco, D, Galbiati, C, Ghiano, C, Giammarchi, M, Goretti, A, Gottel, A, Gromov, M, Guffanti, D, Ianni, A, Jany, A, Kobychev, V, Korga, G, Kumaran, S, Laubenstein, M, Litvinovich, E, Lombardi, P, Lomskaya, I, Ludhova, L, Lukyanchenko, G, Machulin, I, Martyn, J, Meroni, E, Miramonti, L, Misiaszek, M, Muratova, V, Nugmanov, R, Oberauer, L, Orekhov, V, Ortica, F, Pallavicini, M, Pelicci, L, Penek, O, Pietrofaccia, L, Pilipenko, N, Pocar, A, Raikov, G, Ranalli, M, Ranucci, G, Razeto, A, Re, A, Redchuk, M, Rossi, N, Schonert, S, Semenov, D, Settanta, G, Skorokhvatov, M, Singhal, A, Smirnov, O, Sotnikov, A, Tartaglia, R, Testera, G, Unzhakov, E, Vishneva, A, Vogelaar, R, Feilitzsch, F, Wojcik, M, Wurm, M, Zavatarelli, S, Zhutikov, I, Zuber, K, Zuzel, G, Appel S., Bagdasarian Z., Basilico D., Bellini G., Benziger J., Biondi R., Caccianiga B., Calaprice F., Caminata A., Chepurnov A., D'Angelo D., Derbin A., Giacinto A. D., Marcello V. D., Ding X. F., Ludovico A. D., Noto L. D., Drachnev I., Franco D., Galbiati C., Ghiano C., Giammarchi M., Goretti A., Gottel A. S., Gromov M., Guffanti D., Ianni A., Jany A., Kobychev V., Korga G., Kumaran S., Laubenstein M., Litvinovich E., Lombardi P., Lomskaya I., Ludhova L., Lukyanchenko G., Machulin I., Martyn J., Meroni E., Miramonti L., Misiaszek M., Muratova V., Nugmanov R., Oberauer L., Orekhov V., Ortica F., Pallavicini M., Pelicci L., Penek O., Pietrofaccia L., Pilipenko N., Pocar A., Raikov G., Ranalli M. T., Ranucci G., Razeto A., Re A., Redchuk M., Rossi N., Schonert S., Semenov D., Settanta G., Skorokhvatov M., Singhal A., Smirnov O., Sotnikov A., Tartaglia R., Testera G., Unzhakov E., Vishneva A., Vogelaar R. B., Feilitzsch F., Wojcik M., Wurm M., Zavatarelli S., Zhutikov I., Zuber K., Zuzel G., Appel, S, Bagdasarian, Z, Basilico, D, Bellini, G, Benziger, J, Biondi, R, Caccianiga, B, Calaprice, F, Caminata, A, Chepurnov, A, D'Angelo, D, Derbin, A, Giacinto, A, Marcello, V, Ding, X, Ludovico, A, Noto, L, Drachnev, I, Franco, D, Galbiati, C, Ghiano, C, Giammarchi, M, Goretti, A, Gottel, A, Gromov, M, Guffanti, D, Ianni, A, Jany, A, Kobychev, V, Korga, G, Kumaran, S, Laubenstein, M, Litvinovich, E, Lombardi, P, Lomskaya, I, Ludhova, L, Lukyanchenko, G, Machulin, I, Martyn, J, Meroni, E, Miramonti, L, Misiaszek, M, Muratova, V, Nugmanov, R, Oberauer, L, Orekhov, V, Ortica, F, Pallavicini, M, Pelicci, L, Penek, O, Pietrofaccia, L, Pilipenko, N, Pocar, A, Raikov, G, Ranalli, M, Ranucci, G, Razeto, A, Re, A, Redchuk, M, Rossi, N, Schonert, S, Semenov, D, Settanta, G, Skorokhvatov, M, Singhal, A, Smirnov, O, Sotnikov, A, Tartaglia, R, Testera, G, Unzhakov, E, Vishneva, A, Vogelaar, R, Feilitzsch, F, Wojcik, M, Wurm, M, Zavatarelli, S, Zhutikov, I, Zuber, K, Zuzel, G, Appel S., Bagdasarian Z., Basilico D., Bellini G., Benziger J., Biondi R., Caccianiga B., Calaprice F., Caminata A., Chepurnov A., D'Angelo D., Derbin A., Giacinto A. D., Marcello V. D., Ding X. F., Ludovico A. D., Noto L. D., Drachnev I., Franco D., Galbiati C., Ghiano C., Giammarchi M., Goretti A., Gottel A. S., Gromov M., Guffanti D., Ianni A., Jany A., Kobychev V., Korga G., Kumaran S., Laubenstein M., Litvinovich E., Lombardi P., Lomskaya I., Ludhova L., Lukyanchenko G., Machulin I., Martyn J., Meroni E., Miramonti L., Misiaszek M., Muratova V., Nugmanov R., Oberauer L., Orekhov V., Ortica F., Pallavicini M., Pelicci L., Penek O., Pietrofaccia L., Pilipenko N., Pocar A., Raikov G., Ranalli M. T., Ranucci G., Razeto A., Re A., Redchuk M., Rossi N., Schonert S., Semenov D., Settanta G., Skorokhvatov M., Singhal A., Smirnov O., Sotnikov A., Tartaglia R., Testera G., Unzhakov E., Vishneva A., Vogelaar R. B., Feilitzsch F., Wojcik M., Wurm M., Zavatarelli S., Zhutikov I., Zuber K., and Zuzel G.
Abstract: The search for neutrino events in correlation with 42 most intense fast radio bursts (FRBs) has been performed using the Borexino dataset from 05/2007 to 06/2021. We have searched for signals with visible energies above 250 keV within a time window of ±1000 s corresponding to detection time of a particular FRB. We also applied an alternative approach based on searching for specific shapes of neutrino-electron scattering spectra in the full exposure data of the Borexino detector. In particular, two incoming neutrino spectra were considered: the monoenergetic line and the spectrum expected from supernovae. The same spectra were considered for electron antineutrinos detected through inverse beta-decay reaction. No statistically significant excess over the background was observed. As a result, the strongest upper limits on FRB-associated neutrino fluences of all flavors have been obtained in the 0.5–50 MeV neutrino energy range.
Published: 2022

4. Search for dark matter annual modulation with DarkSide-50

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: Dark matter induced event rate in an Earth-based detector is predicted to show an annual modulation as a result of the Earth's orbital motion around the Sun. We searched for this modulation signature using the ionization signal of the DarkSide-50 liquid argon time projection chamber. No significant signature compatible with dark matter is observed in the electron recoil equivalent energy range above $40~{\rm eV_{ee}}$, the lowest threshold ever achieved in such a search., Comment: 8 pages, 4 figures
Published: 2023

5. Borexino's search for low-energy neutrinos associated with gravitational wave events from GWTC-3 database

Author: BOREXINO Collaboration, Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., Angelo, D. D', Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Rossi, N., Schonert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., BOREXINO Collaboration, Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., Angelo, D. D', Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Rossi, N., Schonert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: The search for neutrino events in correlation with gravitational wave (GW) events for three observing runs (O1, O2 and O3) from 09/2015 to 03/2020 has been performed using the Borexino data-set of the same period. We have searched for signals of neutrino-electron scattering with visible energies above 250 keV within a time window of 1000 s centered at the detection moment of a particular GW event. The search was done with three visible energy thresholds of 0.25, 0.8 and 3.0 MeV.Two types of incoming neutrino spectra were considered: the mono-energetic line and the spectrum expected from supernovae. The same spectra were considered for electron antineutrinos detected through inverse beta-decay (IBD) reaction. GW candidates originated by merging binaries of black holes (BHBH), neutron stars (NSNS) and neutron star and black hole (NSBH) were analysed separately. Additionally, the subset of most intensive BHBH mergers at closer distances and with larger radiative mass than the rest was considered. In total, follow-ups of 74 out of 93 gravitational waves reported in the GWTC-3 catalog were analyzed and no statistically significant excess over the background was observed. As a result, the strongest upper limits on GW-associated neutrino and antineutrino fluences for all flavors (\nu_e, \nu_\mu, \nu_\tau) have been obtained in the (0.5 - 5.0) MeV neutrino energy range., Comment: 13 pages, 8 figures
Published: 2023
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6. Search for dark matter annual modulation with DarkSide-50

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: Dark matter induced event rate in an Earth-based detector is predicted to show an annual modulation as a result of the Earth's orbital motion around the Sun. We searched for this modulation signature using the ionization signal of the DarkSide-50 liquid argon time projection chamber. No significant signature compatible with dark matter is observed in the electron recoil equivalent energy range above $40~{\rm eV_{ee}}$, the lowest threshold ever achieved in such a search., Comment: 8 pages, 4 figures
Published: 2023

7. Long-term temporal stability of the DarkSide-50 dark matter detector

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: The stability of a dark matter detector on the timescale of a few years is a key requirement due to the large exposure needed to achieve a competitive sensitivity. It is especially crucial to enable the detector to potentially detect any annual event rate modulation, an expected dark matter signature. In this work, we present the performance history of the DarkSide-50 dual-phase argon time projection chamber over its almost three-year low-radioactivity argon run. In particular, we focus on the electroluminescence signal that enables sensitivity to sub-keV energy depositions. The stability of the electroluminescence yield is found to be better than 0.5%. Finally, we show the temporal evolution of the observed event rate around the sub-keV region being consistent to the background prediction., Comment: 13 pages, 5 figures
Published: 2023
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8. Final results of Borexino on CNO solar neutrinos

Author: Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Rossi, N., Schönert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Villante, F. L., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Rossi, N., Schönert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Villante, F. L., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: We report the first measurement of CNO solar neutrinos by Borexino that uses the Correlated Integrated Directionality (CID) method, exploiting the sub-dominant Cherenkov light in the liquid scintillator detector. The directional information of the solar origin of the neutrinos is preserved by the fast Cherenkov photons from the neutrino scattered electrons, and is used to discriminate between signal and background. The directional information is independent from the spectral information on which the previous CNO solar neutrino measurements by Borexino were based. While the CNO spectral analysis could only be applied on the Phase-III dataset, the directional analysis can use the complete Borexino data taking period from 2007 to 2021. The absence of CNO neutrinos has been rejected with >5{\sigma} credible level using the Bayesian statistics. The directional CNO measurement is obtained without an external constraint on the $^{210}$Bi contamination of the liquid scintillator, which was applied in the spectral analysis approach. The final and the most precise CNO measurement of Borexino is then obtained by combining the new CID-based CNO result with an improved spectral fit of the Phase-III dataset. Including the statistical and the systematic errors, the extracted CNO interaction rate is $R(\mathrm{CNO})=6.7^{+1.2}_{-0.8} \, \mathrm{cpd/100 \, tonnes}$. Taking into account the neutrino flavor conversion, the resulting CNO neutrino flux at Earth is $\Phi_\mathrm{CNO}=6.7 ^{+1.2}_{-0.8} \times 10^8 \, \mathrm{cm^{-2} s^{-1}}$, in agreement with the high metallicity Standard Solar Models. The results described in this work reinforce the role of the event directional information in large-scale liquid scintillator detectors and open up new avenues for the next-generation liquid scintillator or hybrid neutrino experiments.
Published: 2023
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9. Novel techniques for alpha/beta pulse shape discrimination in Borexino

Author: Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacintov, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Rossi, N., Schoenert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacintov, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Rossi, N., Schoenert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: Borexino could efficiently distinguish between alpha and beta radiation in its liquid scintillator by the characteristic time profile of their scintillation pulse. This alpha/beta discrimination, first demonstrated at the tonne scale in the Counting Test Facility prototype, was used throughout the lifetime of the experiment between 2007 and 2021. With this method, alpha events are identified and subtracted from the beta-like solar neutrino events. This is particularly important in liquid scintillator as alpha scintillation is quenched many-fold. In Borexino, the prominent Po-210 decay peak was a background in the energy range of electrons scattered from Be-7 solar neutrinos. Optimal alpha-beta discrimination was achieved with a "multi-layer perceptron neural network", which its higher ability to leverage the timing information of the scintillation photons detected by the photomultiplier tubes. An event-by-event, high efficiency, stable, and uniform pulse shape discrimination was essential in characterising the spatial distribution of background in the detector. This benefited most Borexino measurements, including solar neutrinos in the \pp chain and the first direct observation of the CNO cycle in the Sun. This paper presents the key milestones in alpha/beta discrimination in Borexino as a term of comparison for current and future large liquid scintillator detectors, Comment: 13 pages, 14 figures
Published: 2023

10. Borexino's search for low-energy neutrinos associated with gravitational wave events from GWTC-3 database

Author: BOREXINO Collaboration, Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., Angelo, D. D', Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Rossi, N., Schonert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., BOREXINO Collaboration, Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., Angelo, D. D', Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Rossi, N., Schonert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: The search for neutrino events in correlation with gravitational wave (GW) events for three observing runs (O1, O2 and O3) from 09/2015 to 03/2020 has been performed using the Borexino data-set of the same period. We have searched for signals of neutrino-electron scattering with visible energies above 250 keV within a time window of 1000 s centered at the detection moment of a particular GW event. The search was done with three visible energy thresholds of 0.25, 0.8 and 3.0 MeV.Two types of incoming neutrino spectra were considered: the mono-energetic line and the spectrum expected from supernovae. The same spectra were considered for electron antineutrinos detected through inverse beta-decay (IBD) reaction. GW candidates originated by merging binaries of black holes (BHBH), neutron stars (NSNS) and neutron star and black hole (NSBH) were analysed separately. Additionally, the subset of most intensive BHBH mergers at closer distances and with larger radiative mass than the rest was considered. In total, follow-ups of 74 out of 93 gravitational waves reported in the GWTC-3 catalog were analyzed and no statistically significant excess over the background was observed. As a result, the strongest upper limits on GW-associated neutrino and antineutrino fluences for all flavors (\nu_e, \nu_\mu, \nu_\tau) have been obtained in the (0.5 - 5.0) MeV neutrino energy range., Comment: 13 pages, 8 figures
Published: 2023
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11. Search for low mass dark matter in DarkSide-50: the bayesian network approach

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: We present a novel approach for the search of dark matter in the DarkSide-50 experiment, relying on Bayesian Networks. This method incorporates the detector response model into the likelihood function, explicitly maintaining the connection with the quantity of interest. No assumptions about the linearity of the problem or the shape of the probability distribution functions are required, and there is no need to morph signal and background spectra as a function of nuisance parameters. By expressing the problem in terms of Bayesian Networks, we have developed an inference algorithm based on a Markov Chain Monte Carlo to calculate the posterior probability. A clever description of the detector response model in terms of parametric matrices allows us to study the impact of systematic variations of any parameter on the final results. Our approach not only provides the desired information on the parameter of interest, but also potential constraints on the response model. Our results are consistent with recent published analyses and further refine the parameters of the detector response model., Comment: 24 pages, 12 figures, 1 table
Published: 2023
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12. Measurement of isotopic separation of argon with the prototype of the cryogenic distillation plant Aria for dark matter searches

Author: Aaron, E., Agnes, P., Ahmad, I., Albergo, S., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Amaudruz, P., Atzori Corona, M., Ave, M., Avetisov, I. C., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Barrado, A., Barrillon, P., Basco, A., Batignani, G., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Boulay, M. G., Busto, J., Cadeddu, M., Caminata, A., Canci, N., Capra, A., Caprioli, S., Caravati, M., Cargioli, N., Carlini, M., Castello, P., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cebrian, S., Cela Ruiz, J. M., Chashin, S., Chepurnov, A., Chyhyrynets, E., Cifarelli, L., Cintas, D., Citterio, M., Cleveland, B., Cocco, V., Conde Vilda, E., Consiglio, L., Copello, S., Covone, G., Czubak, M., D’Aniello, M., D’Auria, S., Da Rocha Rolo, M. D., Davini, S., De Cecco, S., De Guido, G., De Gruttola, D., De Pasquale, S., De Rosa, G., Dellacasa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Capua, F., Di Noto, L., Di Stefano, P., Dolganov, G., Dordei, F., Ellingwood, E., Erjavec, T., Farenzena, S., Fernandez Diaz, M., Fiorillo, G., Franchini, P., Franco, D., Funicello, N., Gabriele, F., Gahan, D., Galbiati, C., Gallina, G., Gallus, G., Garbini, M., Garcia Abia, P., Gendotti, A., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goicoechea Casanueva, V., Gola, A., Grauso, G., Grilli di Cortona, G., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A. L., Hamer, A., Haranczyk, M., Hessel, T., Hill, S., Horikawa, S., Hubaut, F., Hucker, J., Hugues, T., Ianni, An., Ippolito, V., Jillings, C., Jois, S., Kachru, P., Kemp, A. A., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Koulosousas, S., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Lami, N., Le Guirriec, E., Leason, E., Leoni, A., Lidey, L., Lippi, F., Lissia, M., Luzzi, L., Lychagina, O., Maccioni, N., Macfadyen, O., Machulin, I. N., Manecki, S., Manthos, I., Mapelli, L., Margotti, A., Mari, S. M., Mariani, C., Maricic, J., Marini, A., Martínez, M., Martoff, C. J., Mascia, M., Masoni, A., Matteucci, G., Mavrokoridis, K., Maxia, C., McDonald, A. B., Messina, A., Milincic, R., Mitra, A., Moharana, A., Moioli, S., Monroe, J., Moretti, E., Morrocchi, M., Mróz, T., Muratova, V. N., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Nessi, M., Nikolopoulos, K., Nowak, J., Olchansky, K., Oleinik, A., Oleynikov, V., Organtini, P., de Solórzano, A. O., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Pesudo, V., Piacentini, S., Pietrofaccia, L., Pino, N., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Pralavorio, P., Price, D., Ragusa, F., Ramachers, Y., Razeti, M., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Roberts, A., Roberts, C., Rode, J., Rogers, G., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Sabia, M. A., Sabiu, G. M., Salomone, P., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schillaci, G., Schukman, F., Scioli, G., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Smirnova, T., Smith, B., Spadoni, F., Spangenberg, M., Stefanizzi, R., Steri, A., Stornelli, V., Stracka, S., Stringer, M., Sulis, S., Sung, A., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Taylor, A., Taylor, J., Tedesco, S., Testera, G., Thieme, K., Thorpe, T. N., Tonazzo, A., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., Vallivilayil John, T., Van Uffelen, M., Viant, T., Viel, S., Vogelaar, R. Bruce, Vossebeld, J., Wada, M., Walczak, M. B., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Williams, L., Wingerter-Seez, I., Wojaczyński, R., Wojcik, Ma. M., Wright, T., Xie, Y., Yang, C., Zabihi, A., Zakhary, P., Zani, A., Zichichi, A., Zuzel, G., Zykova, M. P., Aaron, E., Agnes, P., Ahmad, I., Albergo, S., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Amaudruz, P., Atzori Corona, M., Ave, M., Avetisov, I. C., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Barrado, A., Barrillon, P., Basco, A., Batignani, G., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Boulay, M. G., Busto, J., Cadeddu, M., Caminata, A., Canci, N., Capra, A., Caprioli, S., Caravati, M., Cargioli, N., Carlini, M., Castello, P., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cebrian, S., Cela Ruiz, J. M., Chashin, S., Chepurnov, A., Chyhyrynets, E., Cifarelli, L., Cintas, D., Citterio, M., Cleveland, B., Cocco, V., Conde Vilda, E., Consiglio, L., Copello, S., Covone, G., Czubak, M., D’Aniello, M., D’Auria, S., Da Rocha Rolo, M. D., Davini, S., De Cecco, S., De Guido, G., De Gruttola, D., De Pasquale, S., De Rosa, G., Dellacasa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Capua, F., Di Noto, L., Di Stefano, P., Dolganov, G., Dordei, F., Ellingwood, E., Erjavec, T., Farenzena, S., Fernandez Diaz, M., Fiorillo, G., Franchini, P., Franco, D., Funicello, N., Gabriele, F., Gahan, D., Galbiati, C., Gallina, G., Gallus, G., Garbini, M., Garcia Abia, P., Gendotti, A., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goicoechea Casanueva, V., Gola, A., Grauso, G., Grilli di Cortona, G., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A. L., Hamer, A., Haranczyk, M., Hessel, T., Hill, S., Horikawa, S., Hubaut, F., Hucker, J., Hugues, T., Ianni, An., Ippolito, V., Jillings, C., Jois, S., Kachru, P., Kemp, A. A., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Koulosousas, S., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Lami, N., Le Guirriec, E., Leason, E., Leoni, A., Lidey, L., Lippi, F., Lissia, M., Luzzi, L., Lychagina, O., Maccioni, N., Macfadyen, O., Machulin, I. N., Manecki, S., Manthos, I., Mapelli, L., Margotti, A., Mari, S. M., Mariani, C., Maricic, J., Marini, A., Martínez, M., Martoff, C. J., Mascia, M., Masoni, A., Matteucci, G., Mavrokoridis, K., Maxia, C., McDonald, A. B., Messina, A., Milincic, R., Mitra, A., Moharana, A., Moioli, S., Monroe, J., Moretti, E., Morrocchi, M., Mróz, T., Muratova, V. N., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Nessi, M., Nikolopoulos, K., Nowak, J., Olchansky, K., Oleinik, A., Oleynikov, V., Organtini, P., de Solórzano, A. O., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Pesudo, V., Piacentini, S., Pietrofaccia, L., Pino, N., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Pralavorio, P., Price, D., Ragusa, F., Ramachers, Y., Razeti, M., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Roberts, A., Roberts, C., Rode, J., Rogers, G., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Sabia, M. A., Sabiu, G. M., Salomone, P., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schillaci, G., Schukman, F., Scioli, G., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Smirnova, T., Smith, B., Spadoni, F., Spangenberg, M., Stefanizzi, R., Steri, A., Stornelli, V., Stracka, S., Stringer, M., Sulis, S., Sung, A., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Taylor, A., Taylor, J., Tedesco, S., Testera, G., Thieme, K., Thorpe, T. N., Tonazzo, A., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., Vallivilayil John, T., Van Uffelen, M., Viant, T., Viel, S., Vogelaar, R. Bruce, Vossebeld, J., Wada, M., Walczak, M. B., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Williams, L., Wingerter-Seez, I., Wojaczyński, R., Wojcik, Ma. M., Wright, T., Xie, Y., Yang, C., Zabihi, A., Zakhary, P., Zani, A., Zichichi, A., Zuzel, G., and Zykova, M. P.
Abstract: The Aria cryogenic distillation plant, located in Sardinia, Italy, is a key component of the DarkSide-20k experimental program for WIMP dark matter searches at the INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italy. Aria is designed to purify the argon, extracted from underground wells in Colorado, USA, and used as the DarkSide-20k target material, to detector-grade quality. In this paper, we report the first measurement of argon isotopic separation by distillation with the 26m tall Aria prototype. We discuss the measurement of the operating parameters of the column and the observation of the simultaneous separation of the three stable argon isotopes: 36Ar, 38Ar, and 40Ar. We also provide a detailed comparison of the experimental results with commercial process simulation software. This measurement of isotopic separation of argon is a significant achievement for the project, building on the success of the initial demonstration of isotopic separation of nitrogen using the same equipment in 2019.
Published: 2023

13. Search for low mass dark matter in DarkSide-50: the bayesian network approach

Author: Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D’Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D’Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D’Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., Grilli di Cortona, G., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. Bruce, Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D’Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D’Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D’Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., Grilli di Cortona, G., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. Bruce, Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: We present a novel approach for the search of dark matter in the DarkSide-50 experiment, relying on Bayesian Networks. This method incorporates the detector response model into the likelihood function, explicitly maintaining the connection with the quantity of interest. No assumptions about the linearity of the problem or the shape of the probability distribution functions are required, and there is no need to morph signal and background spectra as a function of nuisance parameters. By expressing the problem in terms of Bayesian Networks, we have developed an inference algorithm based on a Markov Chain Monte Carlo to calculate the posterior probability. A clever description of the detector response model in terms of parametric matrices allows us to study the impact of systematic variations of any parameter on the final results. Our approach not only provides the desired information on the parameter of interest, but also potential constraints on the response model. Our results are consistent with recent published analyses and further refine the parameters of the detector response model.
Published: 2023

14. Borexino's search for low-energy neutrinos associated with gravitational wave events from GWTC-3 database

Author: BOREXINO Collaboration, Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., Angelo, D. D', Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Rossi, N., Schonert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., BOREXINO Collaboration, Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., Angelo, D. D', Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Rossi, N., Schonert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: The search for neutrino events in correlation with gravitational wave (GW) events for three observing runs (O1, O2 and O3) from 09/2015 to 03/2020 has been performed using the Borexino data-set of the same period. We have searched for signals of neutrino-electron scattering with visible energies above 250 keV within a time window of 1000 s centered at the detection moment of a particular GW event. The search was done with three visible energy thresholds of 0.25, 0.8 and 3.0 MeV.Two types of incoming neutrino spectra were considered: the mono-energetic line and the spectrum expected from supernovae. The same spectra were considered for electron antineutrinos detected through inverse beta-decay (IBD) reaction. GW candidates originated by merging binaries of black holes (BHBH), neutron stars (NSNS) and neutron star and black hole (NSBH) were analysed separately. Additionally, the subset of most intensive BHBH mergers at closer distances and with larger radiative mass than the rest was considered. In total, follow-ups of 74 out of 93 gravitational waves reported in the GWTC-3 catalog were analyzed and no statistically significant excess over the background was observed. As a result, the strongest upper limits on GW-associated neutrino and antineutrino fluences for all flavors (\nu_e, \nu_\mu, \nu_\tau) have been obtained in the (0.5 - 5.0) MeV neutrino energy range., Comment: 13 pages, 8 figures
Published: 2023
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15. Search for low mass dark matter in DarkSide-50: the bayesian network approach

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: We present a novel approach for the search of dark matter in the DarkSide-50 experiment, relying on Bayesian Networks. This method incorporates the detector response model into the likelihood function, explicitly maintaining the connection with the quantity of interest. No assumptions about the linearity of the problem or the shape of the probability distribution functions are required, and there is no need to morph signal and background spectra as a function of nuisance parameters. By expressing the problem in terms of Bayesian Networks, we have developed an inference algorithm based on a Markov Chain Monte Carlo to calculate the posterior probability. A clever description of the detector response model in terms of parametric matrices allows us to study the impact of systematic variations of any parameter on the final results. Our approach not only provides the desired information on the parameter of interest, but also potential constraints on the response model. Our results are consistent with recent published analyses and further refine the parameters of the detector response model., Comment: 24 pages, 12 figures, 1 table
Published: 2023
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16. Long-term temporal stability of the DarkSide-50 dark matter detector

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: The stability of a dark matter detector on the timescale of a few years is a key requirement due to the large exposure needed to achieve a competitive sensitivity. It is especially crucial to enable the detector to potentially detect any annual event rate modulation, an expected dark matter signature. In this work, we present the performance history of the DarkSide-50 dual-phase argon time projection chamber over its almost three-year low-radioactivity argon run. In particular, we focus on the electroluminescence signal that enables sensitivity to sub-keV energy depositions. The stability of the electroluminescence yield is found to be better than 0.5%. Finally, we show the temporal evolution of the observed event rate around the sub-keV region being consistent to the background prediction., Comment: 16 pages, 5 figures
Published: 2023

17. Calibration of the liquid argon ionization response to low energy electronic and nuclear recoils with DarkSide-50

Author: Agnes, P, Albuquerque, I, Alexander, T, Alton, A, Ave, M, Back, H, Batignani, G, Biery, K, Bocci, V, Bonivento, W, Bottino, B, Bussino, S, Cadeddu, M, Cadoni, M, Calaprice, F, Caminata, A, Canci, N, Caravati, M, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cocco, A, Covone, G, D'Angelo, D, Davini, S, De Candia, A, De Cecco, S, De Filippis, G, De Rosa, G, Derbin, A, Devoto, A, D'Incecco, M, Dionisi, C, Dordei, F, Downing, M, D'Urso, D, Fiorillo, G, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Ghiano, C, Giganti, C, Giovanetti, G, Gorchakov, O, Goretti, A, Grobov, A, Gromov, M, Guan, M, Guardincerri, Y, Gulino, M, Hackett, B, Herner, K, Hosseini, B, Hubaut, F, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, La Commara, M, Lai, M, Li, X, Lissia, M, Longo, G, Machulin, I, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Martoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Morrocchi, M, Mougeot, X, Muratova, V, Musico, P, Navrer Agasson, A, Nozdrina, A, Oleinik, A, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Pelczar, K, Pelliccia, N, Picciau, E, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Pralavorio, P, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Renshaw, A, Rescigno, M, Rode, J, Romani, A, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Sanfilippo, S, Savarese, C, Schlitzer, B, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stracka, S, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Tonazzo, A, Unzhakov, E, Vishneva, A, Vogelaar, R, Wada, M, Wang, H, Wang, Y, Westerdale, S, Wojcik, M, Xiao, X, Yang, C, Zuzel, G, Agnes P., Albuquerque I. F. M., Alexander T., Alton A. K., Ave M., Back H. O., Batignani G., Biery K., Bocci V., Bonivento W. M., Bottino B., Bussino S., Cadeddu M., Cadoni M., Calaprice F., Caminata A., Canci N., Caravati M., Cariello M., Carlini M., Carpinelli M., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Chepurnov A., Cicalo C., Cocco A. G., Covone G., D'Angelo D., Davini S., De Candia A., De Cecco S., De Filippis G., De Rosa G., Derbin A. V., Devoto A., D'Incecco M., Dionisi C., Dordei F., Downing M., D'Urso D., Fiorillo G., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Ghiano C., Giganti C., Giovanetti G. K., Gorchakov O., Goretti A. M., Grobov A., Gromov M., Guan M., Guardincerri Y., Gulino M., Hackett B. R., Herner K., Hosseini B., Hubaut F., Hungerford E. V., Ianni A., Ippolito V., Keeter K., Kendziora C. L., Kochanek I., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kuss M., La Commara M., Lai M., Li X., Lissia M., Longo G., Machulin I. N., Mapelli L. P., Mari S. M., Maricic J., Martoff C. J., Messina A., Meyers P. D., Milincic R., Morrocchi M., Mougeot X., Muratova V. N., Musico P., Navrer Agasson A., Nozdrina A. O., Oleinik A., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pelczar K., Pelliccia N., Picciau E., Pocar A., Pordes S., Poudel S. S., Pralavorio P., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Renshaw A. L., Rescigno M., Rode J., Romani A., Sablone D., Samoylov O., Sands W., Sanfilippo S., Savarese C., Schlitzer B., Semenov D. A., Shchagin A., Sheshukov A., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., Sotnikov A., Stracka S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Tonazzo A., Unzhakov E. V., Vishneva A., Vogelaar R. B., Wada M., Wang H., Wang Y., Westerdale S., Wojcik M. M., Xiao X., Yang C., Zuzel G., Agnes, P, Albuquerque, I, Alexander, T, Alton, A, Ave, M, Back, H, Batignani, G, Biery, K, Bocci, V, Bonivento, W, Bottino, B, Bussino, S, Cadeddu, M, Cadoni, M, Calaprice, F, Caminata, A, Canci, N, Caravati, M, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cocco, A, Covone, G, D'Angelo, D, Davini, S, De Candia, A, De Cecco, S, De Filippis, G, De Rosa, G, Derbin, A, Devoto, A, D'Incecco, M, Dionisi, C, Dordei, F, Downing, M, D'Urso, D, Fiorillo, G, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Ghiano, C, Giganti, C, Giovanetti, G, Gorchakov, O, Goretti, A, Grobov, A, Gromov, M, Guan, M, Guardincerri, Y, Gulino, M, Hackett, B, Herner, K, Hosseini, B, Hubaut, F, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, La Commara, M, Lai, M, Li, X, Lissia, M, Longo, G, Machulin, I, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Martoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Morrocchi, M, Mougeot, X, Muratova, V, Musico, P, Navrer Agasson, A, Nozdrina, A, Oleinik, A, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Pelczar, K, Pelliccia, N, Picciau, E, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Pralavorio, P, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Renshaw, A, Rescigno, M, Rode, J, Romani, A, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Sanfilippo, S, Savarese, C, Schlitzer, B, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stracka, S, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Tonazzo, A, Unzhakov, E, Vishneva, A, Vogelaar, R, Wada, M, Wang, H, Wang, Y, Westerdale, S, Wojcik, M, Xiao, X, Yang, C, Zuzel, G, Agnes P., Albuquerque I. F. M., Alexander T., Alton A. K., Ave M., Back H. O., Batignani G., Biery K., Bocci V., Bonivento W. M., Bottino B., Bussino S., Cadeddu M., Cadoni M., Calaprice F., Caminata A., Canci N., Caravati M., Cariello M., Carlini M., Carpinelli M., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Chepurnov A., Cicalo C., Cocco A. G., Covone G., D'Angelo D., Davini S., De Candia A., De Cecco S., De Filippis G., De Rosa G., Derbin A. V., Devoto A., D'Incecco M., Dionisi C., Dordei F., Downing M., D'Urso D., Fiorillo G., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Ghiano C., Giganti C., Giovanetti G. K., Gorchakov O., Goretti A. M., Grobov A., Gromov M., Guan M., Guardincerri Y., Gulino M., Hackett B. R., Herner K., Hosseini B., Hubaut F., Hungerford E. V., Ianni A., Ippolito V., Keeter K., Kendziora C. L., Kochanek I., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kuss M., La Commara M., Lai M., Li X., Lissia M., Longo G., Machulin I. N., Mapelli L. P., Mari S. M., Maricic J., Martoff C. J., Messina A., Meyers P. D., Milincic R., Morrocchi M., Mougeot X., Muratova V. N., Musico P., Navrer Agasson A., Nozdrina A. O., Oleinik A., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pelczar K., Pelliccia N., Picciau E., Pocar A., Pordes S., Poudel S. S., Pralavorio P., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Renshaw A. L., Rescigno M., Rode J., Romani A., Sablone D., Samoylov O., Sands W., Sanfilippo S., Savarese C., Schlitzer B., Semenov D. A., Shchagin A., Sheshukov A., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., Sotnikov A., Stracka S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Tonazzo A., Unzhakov E. V., Vishneva A., Vogelaar R. B., Wada M., Wang H., Wang Y., Westerdale S., Wojcik M. M., Xiao X., Yang C., and Zuzel G.
Abstract: DarkSide-50 has demonstrated the high potential of dual-phase liquid argon time projection chambers in exploring interactions of WIMPs in the GeV/c2 mass range. The technique, based on the detection of the ionization signal amplified via electroluminescence in the gas phase, allows us to explore recoil energies down to the sub-keV range. We report here on the DarkSide-50 measurement of the ionization yield of electronic recoils down to ∼180 eVer, exploiting Ar37 and Ar39 decays, and extrapolated to a few ionization electrons with the Thomas-Imel box model. Moreover, we present a model-dependent determination of the ionization response to nuclear recoils down to ∼500 eVnr, the lowest ever achieved in liquid argon, using in situ neutron calibration sources and external datasets from neutron beam experiments.
Published: 2021

18. Identification of the cosmogenic 11C background in large volumes of liquid scintillators with Borexino

Author: Agostini, M, Altenmüller, K, Appel, S, Atroshchenko, V, Bagdasarian, Z, Basilico, D, Bellini, G, Benziger, J, Biondi, R, Bravo, D, Caccianiga, B, Calaprice, F, Caminata, A, Cavalcante, P, Chepurnov, A, D’Angelo, D, Davini, S, Derbin, A, Di ZGiacintio, A, Di Marcello, V, Ding, X, Di Ludovico, A, Di Noto, L, Drachnev, I, Formozov, A, Franco, D, Galbiati, C, Ghiano, C, Giammarchi, M, Goretti, A, Göttel, A, Gromov, M, Guffanti, D, Ianni, A, Jany, A, Jeschke, D, Kobychev, V, Korga, G, Kumaran, S, Laubenstein, M, Litvinovich, E, Lombardi, P, Lomskaya, I, Ludhova, L, Lukyanchenko, G, Lukyanchenko, L, Machulin, I, Martyn, J, Meroni, E, Meyer, M, Miramonti, L, Misiaszek, M, Muratova, V, Neumair, B, Nieslony, M, Nugmanov, R, Oberauer, L, Orekhov, V, Ortica, F, Pallavicini, M, Papp, L, Pelicci, L, Penek, Ö, Pietrofaccia, L, Pilipenko, N, Pocar, A, Porcelli, A, Raikov, G, Ranalli, M, Ranucci, G, Razeto, A, Re, A, Redchuk, M, Romani, A, Rossi, N, Schönert, S, Semenov, D, Settanta, G, Skorokhvatov, M, Singhal, A, Smirnov, O, Sotnikov, A, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Thurn, J, Unzhakov, E, Vishneva, A, Vogelaar, R, von Feilitzsch, F, Wojcik, M, Wurm, M, Zavatarelli, S, Zuber, K, Zuzel, G, Agostini, M., Altenmüller, K., Appel, S., Atroshchenko, V., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Bravo, D., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Cavalcante, P., Chepurnov, A., D’Angelo, D., Davini, S., Derbin, A., Di ZGiacintio, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Formozov, A., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Göttel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Jeschke, D., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Lukyanchenko, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Meyer, M., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Neumair, B., Nieslony, M., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Papp, L., Pelicci, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Porcelli, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Romani, A., Rossi, N., Schönert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Thurn, J., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Agostini, M, Altenmüller, K, Appel, S, Atroshchenko, V, Bagdasarian, Z, Basilico, D, Bellini, G, Benziger, J, Biondi, R, Bravo, D, Caccianiga, B, Calaprice, F, Caminata, A, Cavalcante, P, Chepurnov, A, D’Angelo, D, Davini, S, Derbin, A, Di ZGiacintio, A, Di Marcello, V, Ding, X, Di Ludovico, A, Di Noto, L, Drachnev, I, Formozov, A, Franco, D, Galbiati, C, Ghiano, C, Giammarchi, M, Goretti, A, Göttel, A, Gromov, M, Guffanti, D, Ianni, A, Jany, A, Jeschke, D, Kobychev, V, Korga, G, Kumaran, S, Laubenstein, M, Litvinovich, E, Lombardi, P, Lomskaya, I, Ludhova, L, Lukyanchenko, G, Lukyanchenko, L, Machulin, I, Martyn, J, Meroni, E, Meyer, M, Miramonti, L, Misiaszek, M, Muratova, V, Neumair, B, Nieslony, M, Nugmanov, R, Oberauer, L, Orekhov, V, Ortica, F, Pallavicini, M, Papp, L, Pelicci, L, Penek, Ö, Pietrofaccia, L, Pilipenko, N, Pocar, A, Porcelli, A, Raikov, G, Ranalli, M, Ranucci, G, Razeto, A, Re, A, Redchuk, M, Romani, A, Rossi, N, Schönert, S, Semenov, D, Settanta, G, Skorokhvatov, M, Singhal, A, Smirnov, O, Sotnikov, A, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Thurn, J, Unzhakov, E, Vishneva, A, Vogelaar, R, von Feilitzsch, F, Wojcik, M, Wurm, M, Zavatarelli, S, Zuber, K, Zuzel, G, Agostini, M., Altenmüller, K., Appel, S., Atroshchenko, V., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Bravo, D., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Cavalcante, P., Chepurnov, A., D’Angelo, D., Davini, S., Derbin, A., Di ZGiacintio, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Formozov, A., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Göttel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Jeschke, D., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Lukyanchenko, L., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Meyer, M., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Neumair, B., Nieslony, M., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Papp, L., Pelicci, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Porcelli, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Romani, A., Rossi, N., Schönert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Thurn, J., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: Cosmogenic radio-nuclei are an important source of background for low-energy neutrino experiments. In Borexino, cosmogenic 11C decays outnumber solar pep and CNO neutrino events by about ten to one. In order to extract the flux of these two neutrino species, a highly efficient identification of this background is mandatory. We present here the details of the most consolidated strategy, used throughout Borexino solar neutrino measurements. It hinges upon finding the space-time correlations between 11C decays, the preceding parent muons and the accompanying neutrons. This article describes the working principles and evaluates the performance of this Three-Fold Coincidence (TFC) technique in its two current implementations: a hard-cut and a likelihood-based approach. Both show stable performances throughout Borexino Phases II (2012–2016) and III (2016–2020) data sets, with a 11C tagging efficiency of ∼ 90 % and ∼ 63–66 % of the exposure surviving the tagging. We present also a novel technique that targets specifically 11C produced in high-multiplicity during major spallation events. Such 11C appear as a burst of events, whose space-time correlation can be exploited. Burst identification can be combined with the TFC to obtain about the same tagging efficiency of ∼ 90 % but with a higher fraction of the exposure surviving, in the range of ∼ 66–68 %.
Published: 2021

19. Effective field theory interactions for liquid argon target in DarkSide-50 experiment

Author: Agnes, P, Albuquerque, I, Alexander, T, Alton, A, Ave, M, Back, H, Batignani, G, Biery, K, Bocci, V, Bonfini, G, Bonivento, W, Bottino, B, Bussino, S, Cadeddu, M, Cadoni, M, Calaprice, F, Caminata, A, Canci, N, Candela, A, Caravati, M, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cocco, A, Covone, G, D'Angelo, D, Davini, S, De Candia, A, De Cecco, S, De Deo, M, De Filippis, G, De Rosa, G, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, D'Incecco, M, Di Pietro, G, Dionisi, C, Downing, M, D'Urso, D, Edkins, E, Empl, A, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Ghiano, C, Giagu, S, Giganti, C, Giovanetti, G, Gorchakov, O, Goretti, A, Granato, F, Grobov, A, Gromov, M, Guan, M, Guardincerri, Y, Gulino, M, Hackett, B, Herner, K, Hosseini, B, Hughes, D, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, Johnson, T, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Koh, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, La Commara, M, Lai, M, Li, X, Lissia, M, Longo, G, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Martoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Monte, A, Morrocchi, M, Muratova, V, Musico, P, Agasson, A, Nozdrina, A, Oleinik, A, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Pelczar, K, Pelliccia, N, Picciau, E, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Qian, H, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Renshaw, A, Rescigno, M, Riffard, Q, Romani, A, Rossi, B, Rossi, N, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Sanfilippo, S, Savarese, C, Schlitzer, B, Segreto, E, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Singh, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stanford, C, Stracka, S, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Tonazzo, A, Trinchese, P, Unzhakov, E, Verducci, M, Vishneva, A, Vogelaar, R, Wada, M, Waldrop, T, Wang, H, Wang, Y, Watson, A, Westerdale, S, Wojcik, M, Xiang, X, Xiao, X, Yang, C, Ye, Z, Zhu, C, Zuzel, G, Agnes P., Albuquerque I. F. M., Alexander T., Alton A. K., Ave M., Back H. O., Batignani G., Biery K., Bocci V., Bonfini G., Bonivento W. M., Bottino B., Bussino S., Cadeddu M., Cadoni M., Calaprice F., Caminata A., Canci N., Candela A., Caravati M., Cariello M., Carlini M., Carpinelli M., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Chepurnov A., Cicalo C., Cocco A. G., Covone G., D'Angelo D., Davini S., De Candia A., De Cecco S., De Deo M., De Filippis G., De Rosa G., Derbin A. V., Devoto A., Di Eusanio F., D'Incecco M., Di Pietro G., Dionisi C., Downing M., D'Urso D., Edkins E., Empl A., Fiorillo G., Fomenko K., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Ghiano C., Giagu S., Giganti C., Giovanetti G. K., Gorchakov O., Goretti A. M., Granato F., Grobov A., Gromov M., Guan M., Guardincerri Y., Gulino M., Hackett B. R., Herner K., Hosseini B., Hughes D., Humble P., Hungerford E. V., Ianni A., Ippolito V., Johnson T. N., Keeter K., Kendziora C. L., Kochanek I., Koh G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kuss M., La Commara M., Lai M., Li X., Lissia M., Longo G., Machado A. A., Machulin I. N., Mandarano A., Mapelli L., Mari S. M., Maricic J., Martoff C. J., Messina A., Meyers P. D., Milincic R., Monte A., Morrocchi M., Muratova V. N., Musico P., Agasson A. N., Nozdrina A. O., Oleinik A., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pelczar K., Pelliccia N., Picciau E., Pocar A., Pordes S., Poudel S. S., Qian H., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Renshaw A. L., Rescigno M., Riffard Q., Romani A., Rossi B., Rossi N., Sablone D., Samoylov O., Sands W., Sanfilippo S., Savarese C., Schlitzer B., Segreto E., Semenov D. A., Shchagin A., Sheshukov A., Singh P. N., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., Sotnikov A., Stanford C., Stracka S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Tonazzo A., Trinchese P., Unzhakov E. V., Verducci M., Vishneva A., Vogelaar R. B., Wada M., Waldrop T. J., Wang H., Wang Y., Watson A. W., Westerdale S., Wojcik M. M., Xiang X., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zhu C., Zuzel G., Agnes, P, Albuquerque, I, Alexander, T, Alton, A, Ave, M, Back, H, Batignani, G, Biery, K, Bocci, V, Bonfini, G, Bonivento, W, Bottino, B, Bussino, S, Cadeddu, M, Cadoni, M, Calaprice, F, Caminata, A, Canci, N, Candela, A, Caravati, M, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cocco, A, Covone, G, D'Angelo, D, Davini, S, De Candia, A, De Cecco, S, De Deo, M, De Filippis, G, De Rosa, G, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, D'Incecco, M, Di Pietro, G, Dionisi, C, Downing, M, D'Urso, D, Edkins, E, Empl, A, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Ghiano, C, Giagu, S, Giganti, C, Giovanetti, G, Gorchakov, O, Goretti, A, Granato, F, Grobov, A, Gromov, M, Guan, M, Guardincerri, Y, Gulino, M, Hackett, B, Herner, K, Hosseini, B, Hughes, D, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, Johnson, T, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Koh, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, La Commara, M, Lai, M, Li, X, Lissia, M, Longo, G, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Martoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Monte, A, Morrocchi, M, Muratova, V, Musico, P, Agasson, A, Nozdrina, A, Oleinik, A, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Pelczar, K, Pelliccia, N, Picciau, E, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Qian, H, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Renshaw, A, Rescigno, M, Riffard, Q, Romani, A, Rossi, B, Rossi, N, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Sanfilippo, S, Savarese, C, Schlitzer, B, Segreto, E, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Singh, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stanford, C, Stracka, S, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Tonazzo, A, Trinchese, P, Unzhakov, E, Verducci, M, Vishneva, A, Vogelaar, R, Wada, M, Waldrop, T, Wang, H, Wang, Y, Watson, A, Westerdale, S, Wojcik, M, Xiang, X, Xiao, X, Yang, C, Ye, Z, Zhu, C, Zuzel, G, Agnes P., Albuquerque I. F. M., Alexander T., Alton A. K., Ave M., Back H. O., Batignani G., Biery K., Bocci V., Bonfini G., Bonivento W. M., Bottino B., Bussino S., Cadeddu M., Cadoni M., Calaprice F., Caminata A., Canci N., Candela A., Caravati M., Cariello M., Carlini M., Carpinelli M., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Chepurnov A., Cicalo C., Cocco A. G., Covone G., D'Angelo D., Davini S., De Candia A., De Cecco S., De Deo M., De Filippis G., De Rosa G., Derbin A. V., Devoto A., Di Eusanio F., D'Incecco M., Di Pietro G., Dionisi C., Downing M., D'Urso D., Edkins E., Empl A., Fiorillo G., Fomenko K., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Ghiano C., Giagu S., Giganti C., Giovanetti G. K., Gorchakov O., Goretti A. M., Granato F., Grobov A., Gromov M., Guan M., Guardincerri Y., Gulino M., Hackett B. R., Herner K., Hosseini B., Hughes D., Humble P., Hungerford E. V., Ianni A., Ippolito V., Johnson T. N., Keeter K., Kendziora C. L., Kochanek I., Koh G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kuss M., La Commara M., Lai M., Li X., Lissia M., Longo G., Machado A. A., Machulin I. N., Mandarano A., Mapelli L., Mari S. M., Maricic J., Martoff C. J., Messina A., Meyers P. D., Milincic R., Monte A., Morrocchi M., Muratova V. N., Musico P., Agasson A. N., Nozdrina A. O., Oleinik A., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pelczar K., Pelliccia N., Picciau E., Pocar A., Pordes S., Poudel S. S., Qian H., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Renshaw A. L., Rescigno M., Riffard Q., Romani A., Rossi B., Rossi N., Sablone D., Samoylov O., Sands W., Sanfilippo S., Savarese C., Schlitzer B., Segreto E., Semenov D. A., Shchagin A., Sheshukov A., Singh P. N., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., Sotnikov A., Stanford C., Stracka S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Tonazzo A., Trinchese P., Unzhakov E. V., Verducci M., Vishneva A., Vogelaar R. B., Wada M., Waldrop T. J., Wang H., Wang Y., Watson A. W., Westerdale S., Wojcik M. M., Xiang X., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zhu C., and Zuzel G.
Abstract: We reanalyze data collected with the DarkSide-50 experiment and recently used to set limits on the spinindependent interaction rate of weakly interacting massive particles (WIMPs) on argon nuclei with an effective field theory framework. The dataset corresponds to a total (16660 ± 270) kg d exposure using a target of low-radioactivity argon extracted from underground sources. We obtain upper limits on the effective couplings of the 12 leading operators in the nonrelativistic systematic expansion. For each effective coupling we set constraints on WIMP-nucleon cross sections, setting upper limits between 2.4 × 10-45 cm2 and 2.3 × 10-42 cm2 (8.9 × 10-45 cm2 and 6.0 × 10-42 cm2) for WIMPs of mass of 100 GeV=c2 (1000 GeV=c2) at 90% confidence level.
Published: 2020

20. Latest results of dark matter detection with the DarkSide experiment

Author: Picciau, E, Agnes, P, Albuquerque, I, Alton, A, Ave, M, Back, H, Batignani, G, Biery, K, Bocci, V, Bonfini, G, Bonivento, W, Bottino, B, Bussino, S, Cadeddu, M, Cadoni, M, Calaprice, F, Caminata, A, Canci, N, Candela, A, Caravati, M, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cocco, A, Covone, G, D'Angelo, D, Davini, S, de Candia, A, de Cecco, S, de Deo, M, de Filippis, G, de Rosa, G, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, D'Incecco, M, Di Pietro, G, Dionisi, C, Downing, M, D'Urso, D, Edkins, E, Empl, A, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Ghiano, C, Giagu, S, Giganti, C, Giovanetti, G, Gorchakov, O, Goretti, A, Granato, F, Grobov, A, Gromov, M, Guan, M, Guardincerri, Y, Gulino, M, Hackett, B, Herner, K, Hosseini, B, Hughes, D, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, Johnson, T, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Koh, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, la Commara, M, Lai, M, Li, X, Lissia, M, Longo, G, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Martoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Monte, A, Morrocchi, M, Muratova, V, Musico, P, Navrer Agasson, A, Nozdrina, A, Oleinik, A, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Pelczar, K, Pelliccia, N, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Qian, H, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Renshaw, A, Rescigno, M, Riffard, Q, Romani, A, Rossi, B, Rossi, N, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Savarese, C, Schlitzer, B, Segreto, E, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Singh, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stanford, C, Stracka, S, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Tonazzo, A, Trinchese, P, Unzhakov, E, Verducci, M, Vishneva, A, Vogelaar, R, Wada, M, Waldrop, T, Wang, H, Wang, Y, Watson, A, Westerdale, S, Wojcik, M, Xiang, X, Xiao, X, Yang, C, Ye, Z, Zhu, C, Zuzel, G, Picciau E., Agnes P., Albuquerque I. F. M., Alton A. K., Ave M., Back H. O., Batignani G., Biery K., Bocci V., Bonfini G., Bonivento W. M., Bottino B., Bussino S., Cadeddu M., Cadoni M., Calaprice F., Caminata A., Canci N., Candela A., Caravati M., Cariello M., Carlini M., Carpinelli M., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Chepurnov A., Cicalo C., Cocco A. G., Covone G., D'Angelo D., Davini S., de Candia A., de Cecco S., de Deo M., de Filippis G., de Rosa G., Derbin A. V., Devoto A., Di Eusanio F., D'Incecco M., Di Pietro G., Dionisi C., Downing M., D'Urso D., Edkins E., Empl A., Fiorillo G., Fomenko K., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Ghiano C., Giagu S., Giganti C., Giovanetti G. K., Gorchakov O., Goretti A. M., Granato F., Grobov A., Gromov M., Guan M., Guardincerri Y., Gulino M., Hackett B. R., Herner K., Hosseini B., Hughes D., Humble P., Hungerford E. V., Ianni Al., Ianni An., Ippolito V., Johnson T. N., Keeter K., Kendziora C. L., Kochanek I., Koh G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kuss M., la Commara M., Lai M., Li X., Lissia M., Longo G., Machado A. A., Machulin I. N., Mandarano A., Mapelli L., Mari S. M., Maricic J., Martoff C. J., Messina A., Meyers P. D., Milincic R., Monte A., Morrocchi M., Muratova V. N., Musico P., Navrer Agasson A., Nozdrina A. O., Oleinik A., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pelczar K., Pelliccia N., Pocar A., Pordes S., Poudel S. S., Qian H., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Renshaw A. L., Rescigno M., Riffard Q., Romani A., Rossi B., Rossi N., Sablone D., Samoylov O., Sands W., Savarese C., Schlitzer B., Segreto E., Semenov D. A., Shchagin A., Sheshukov A., Singh P. N., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., Sotnikov A., Stanford C., Stracka S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Tonazzo A., Trinchese P., Unzhakov E. V., Verducci M., Vishneva A., Vogelaar R. B., Wada M., Waldrop T. J., Wang H., Wang Y., Watson A. W., Westerdale S., Wojcik M. M., Xiang X., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zhu C., Zuzel G., Picciau, E, Agnes, P, Albuquerque, I, Alton, A, Ave, M, Back, H, Batignani, G, Biery, K, Bocci, V, Bonfini, G, Bonivento, W, Bottino, B, Bussino, S, Cadeddu, M, Cadoni, M, Calaprice, F, Caminata, A, Canci, N, Candela, A, Caravati, M, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cocco, A, Covone, G, D'Angelo, D, Davini, S, de Candia, A, de Cecco, S, de Deo, M, de Filippis, G, de Rosa, G, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, D'Incecco, M, Di Pietro, G, Dionisi, C, Downing, M, D'Urso, D, Edkins, E, Empl, A, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Ghiano, C, Giagu, S, Giganti, C, Giovanetti, G, Gorchakov, O, Goretti, A, Granato, F, Grobov, A, Gromov, M, Guan, M, Guardincerri, Y, Gulino, M, Hackett, B, Herner, K, Hosseini, B, Hughes, D, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, Johnson, T, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Koh, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, la Commara, M, Lai, M, Li, X, Lissia, M, Longo, G, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Martoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Monte, A, Morrocchi, M, Muratova, V, Musico, P, Navrer Agasson, A, Nozdrina, A, Oleinik, A, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Pelczar, K, Pelliccia, N, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Qian, H, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Renshaw, A, Rescigno, M, Riffard, Q, Romani, A, Rossi, B, Rossi, N, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Savarese, C, Schlitzer, B, Segreto, E, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Singh, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stanford, C, Stracka, S, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Tonazzo, A, Trinchese, P, Unzhakov, E, Verducci, M, Vishneva, A, Vogelaar, R, Wada, M, Waldrop, T, Wang, H, Wang, Y, Watson, A, Westerdale, S, Wojcik, M, Xiang, X, Xiao, X, Yang, C, Ye, Z, Zhu, C, Zuzel, G, Picciau E., Agnes P., Albuquerque I. F. M., Alton A. K., Ave M., Back H. O., Batignani G., Biery K., Bocci V., Bonfini G., Bonivento W. M., Bottino B., Bussino S., Cadeddu M., Cadoni M., Calaprice F., Caminata A., Canci N., Candela A., Caravati M., Cariello M., Carlini M., Carpinelli M., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Chepurnov A., Cicalo C., Cocco A. G., Covone G., D'Angelo D., Davini S., de Candia A., de Cecco S., de Deo M., de Filippis G., de Rosa G., Derbin A. V., Devoto A., Di Eusanio F., D'Incecco M., Di Pietro G., Dionisi C., Downing M., D'Urso D., Edkins E., Empl A., Fiorillo G., Fomenko K., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Ghiano C., Giagu S., Giganti C., Giovanetti G. K., Gorchakov O., Goretti A. M., Granato F., Grobov A., Gromov M., Guan M., Guardincerri Y., Gulino M., Hackett B. R., Herner K., Hosseini B., Hughes D., Humble P., Hungerford E. V., Ianni Al., Ianni An., Ippolito V., Johnson T. N., Keeter K., Kendziora C. L., Kochanek I., Koh G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kuss M., la Commara M., Lai M., Li X., Lissia M., Longo G., Machado A. A., Machulin I. N., Mandarano A., Mapelli L., Mari S. M., Maricic J., Martoff C. J., Messina A., Meyers P. D., Milincic R., Monte A., Morrocchi M., Muratova V. N., Musico P., Navrer Agasson A., Nozdrina A. O., Oleinik A., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pelczar K., Pelliccia N., Pocar A., Pordes S., Poudel S. S., Qian H., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Renshaw A. L., Rescigno M., Riffard Q., Romani A., Rossi B., Rossi N., Sablone D., Samoylov O., Sands W., Savarese C., Schlitzer B., Segreto E., Semenov D. A., Shchagin A., Sheshukov A., Singh P. N., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., Sotnikov A., Stanford C., Stracka S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Tonazzo A., Trinchese P., Unzhakov E. V., Verducci M., Vishneva A., Vogelaar R. B., Wada M., Waldrop T. J., Wang H., Wang Y., Watson A. W., Westerdale S., Wojcik M. M., Xiang X., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zhu C., and Zuzel G.
Abstract: In this contribution the latest results of dark matter direct detection obtained by the DarkSide Collaboration are discussed. New limits on the scattering cross-section between dark matter particles and baryonic matter have been set. The results have been reached using the DarkSide-50 detector, a double-phase Time Projection Chamber (TPC) filled with 40Ar and installed at Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS). In 2018, the DarkSide Collaboration has performed three different types of analysis. The so-called high-mass analysis into the range between ∼ 10 GeV and ∼ 1000 GeV is discussed under the hypothesis of scattering between dark matter and Ar nuclei. The low-mass analysis, performed using the same hypothesis, extends the limit down to ∼1.8 GeV. Through a different hypothesis, that predicts dark matter scattering off the electrons inside of the Ar atom, it has been possible to set limits for sub-GeV dark matter masses.
Published: 2020

21. Experimental evidence of neutrinos produced in the CNO fusion cycle in the Sun

Author: Agostini, M, Altenmuller, K, Appel, S, Atroshchenko, V, Bagdasarian, Z, Basilico, D, Bellini, G, Benziger, J, Biondi, R, Bravo, D, Caccianiga, B, Calaprice, F, Caminata, A, Cavalcante, P, Chepurnov, A, D'Angelo, D, Davini, S, Derbin, A, Di Giacinto, A, Di Marcello, V, Ding, X, Di Ludovico, A, Di Noto, L, Drachnev, I, Formozov, A, Franco, D, Galbiati, C, Ghiano, C, Giammarchi, M, Goretti, A, Gottel, A, Gromov, M, Guffanti, D, Ianni, A, Jany, A, Jeschke, D, Kobychev, V, Korga, G, Kumaran, S, Laubenstein, M, Litvinovich, E, Lombardi, P, Lomskaya, I, Ludhova, L, Lukyanchenko, G, Lukyanchenko, L, Machulin, I, Martyn, J, Meroni, E, Meyer, M, Miramonti, L, Misiaszek, M, Muratova, V, Neumair, B, Nieslony, M, Nugmanov, R, Oberauer, L, Orekhov, V, Ortica, F, Pallavicini, M, Papp, L, Pelicci, L, Penek, O, Pietrofaccia, L, Pilipenko, N, Pocar, A, Raikov, G, Ranalli, M, Ranucci, G, Razeto, A, Re, A, Redchuk, M, Romani, A, Rossi, N, Schonert, S, Semenov, D, Settanta, G, Skorokhvatov, M, Singhal, A, Smirnov, O, Sotnikov, A, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Thurn, J, Unzhakov, E, Villante, F, Vishneva, A, Vogelaar, R, von Feilitzsch, F, Wojcik, M, Wurm, M, Zavatarelli, S, Zuber, K, Zuzel, G, Agostini M., Altenmuller K., Appel S., Atroshchenko V., Bagdasarian Z., Basilico D., Bellini G., Benziger J., Biondi R., Bravo D., Caccianiga B., Calaprice F., Caminata A., Cavalcante P., Chepurnov A., D'Angelo D., Davini S., Derbin A., Di Giacinto A., Di Marcello V., Ding X. F., Di Ludovico A., Di Noto L., Drachnev I., Formozov A., Franco D., Galbiati C., Ghiano C., Giammarchi M., Goretti A., Gottel A. S., Gromov M., Guffanti D., Ianni A., Jany A., Jeschke D., Kobychev V., Korga G., Kumaran S., Laubenstein M., Litvinovich E., Lombardi P., Lomskaya I., Ludhova L., Lukyanchenko G., Lukyanchenko L., Machulin I., Martyn J., Meroni E., Meyer M., Miramonti L., Misiaszek M., Muratova V., Neumair B., Nieslony M., Nugmanov R., Oberauer L., Orekhov V., Ortica F., Pallavicini M., Papp L., Pelicci L., Penek O., Pietrofaccia L., Pilipenko N., Pocar A., Raikov G., Ranalli M. T., Ranucci G., Razeto A., Re A., Redchuk M., Romani A., Rossi N., Schonert S., Semenov D., Settanta G., Skorokhvatov M., Singhal A., Smirnov O., Sotnikov A., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Thurn J., Unzhakov E., Villante F. L., Vishneva A., Vogelaar R. B., von Feilitzsch F., Wojcik M., Wurm M., Zavatarelli S., Zuber K., Zuzel G., Agostini, M, Altenmuller, K, Appel, S, Atroshchenko, V, Bagdasarian, Z, Basilico, D, Bellini, G, Benziger, J, Biondi, R, Bravo, D, Caccianiga, B, Calaprice, F, Caminata, A, Cavalcante, P, Chepurnov, A, D'Angelo, D, Davini, S, Derbin, A, Di Giacinto, A, Di Marcello, V, Ding, X, Di Ludovico, A, Di Noto, L, Drachnev, I, Formozov, A, Franco, D, Galbiati, C, Ghiano, C, Giammarchi, M, Goretti, A, Gottel, A, Gromov, M, Guffanti, D, Ianni, A, Jany, A, Jeschke, D, Kobychev, V, Korga, G, Kumaran, S, Laubenstein, M, Litvinovich, E, Lombardi, P, Lomskaya, I, Ludhova, L, Lukyanchenko, G, Lukyanchenko, L, Machulin, I, Martyn, J, Meroni, E, Meyer, M, Miramonti, L, Misiaszek, M, Muratova, V, Neumair, B, Nieslony, M, Nugmanov, R, Oberauer, L, Orekhov, V, Ortica, F, Pallavicini, M, Papp, L, Pelicci, L, Penek, O, Pietrofaccia, L, Pilipenko, N, Pocar, A, Raikov, G, Ranalli, M, Ranucci, G, Razeto, A, Re, A, Redchuk, M, Romani, A, Rossi, N, Schonert, S, Semenov, D, Settanta, G, Skorokhvatov, M, Singhal, A, Smirnov, O, Sotnikov, A, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Thurn, J, Unzhakov, E, Villante, F, Vishneva, A, Vogelaar, R, von Feilitzsch, F, Wojcik, M, Wurm, M, Zavatarelli, S, Zuber, K, Zuzel, G, Agostini M., Altenmuller K., Appel S., Atroshchenko V., Bagdasarian Z., Basilico D., Bellini G., Benziger J., Biondi R., Bravo D., Caccianiga B., Calaprice F., Caminata A., Cavalcante P., Chepurnov A., D'Angelo D., Davini S., Derbin A., Di Giacinto A., Di Marcello V., Ding X. F., Di Ludovico A., Di Noto L., Drachnev I., Formozov A., Franco D., Galbiati C., Ghiano C., Giammarchi M., Goretti A., Gottel A. S., Gromov M., Guffanti D., Ianni A., Jany A., Jeschke D., Kobychev V., Korga G., Kumaran S., Laubenstein M., Litvinovich E., Lombardi P., Lomskaya I., Ludhova L., Lukyanchenko G., Lukyanchenko L., Machulin I., Martyn J., Meroni E., Meyer M., Miramonti L., Misiaszek M., Muratova V., Neumair B., Nieslony M., Nugmanov R., Oberauer L., Orekhov V., Ortica F., Pallavicini M., Papp L., Pelicci L., Penek O., Pietrofaccia L., Pilipenko N., Pocar A., Raikov G., Ranalli M. T., Ranucci G., Razeto A., Re A., Redchuk M., Romani A., Rossi N., Schonert S., Semenov D., Settanta G., Skorokhvatov M., Singhal A., Smirnov O., Sotnikov A., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Thurn J., Unzhakov E., Villante F. L., Vishneva A., Vogelaar R. B., von Feilitzsch F., Wojcik M., Wurm M., Zavatarelli S., Zuber K., and Zuzel G.
Abstract: For most of their existence, stars are fuelled by the fusion of hydrogen into helium. Fusion proceeds via two processes that are well understood theoretically: the proton–proton (pp) chain and the carbon–nitrogen–oxygen (CNO) cycle1,2. Neutrinos that are emitted along such fusion processes in the solar core are the only direct probe of the deep interior of the Sun. A complete spectroscopic study of neutrinos from the pp chain, which produces about 99 per cent of the solar energy, has been performed previously3; however, there has been no reported experimental evidence of the CNO cycle. Here we report the direct observation, with a high statistical significance, of neutrinos produced in the CNO cycle in the Sun. This experimental evidence was obtained using the highly radiopure, large-volume, liquid-scintillator detector of Borexino, an experiment located at the underground Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Italy. The main experimental challenge was to identify the excess signal—only a few counts per day above the background per 100 tonnes of target—that is attributed to interactions of the CNO neutrinos. Advances in the thermal stabilization of the detector over the last five years enabled us to develop a method to constrain the rate of bismuth-210 contaminating the scintillator. In the CNO cycle, the fusion of hydrogen is catalysed by carbon, nitrogen and oxygen, and so its rate—as well as the flux of emitted CNO neutrinos—depends directly on the abundance of these elements in the solar core. This result therefore paves the way towards a direct measurement of the solar metallicity using CNO neutrinos. Our findings quantify the relative contribution of CNO fusion in the Sun to be of the order of 1 per cent; however, in massive stars, this is the dominant process of energy production. This work provides experimental evidence of the primary mechanism for the stellar conversion of hydrogen into helium in the Universe.
Published: 2020

22. Independent determination of the Earth's orbital parameters with solar neutrinos in Borexino

Author: Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Goettel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schoenert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Goettel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schoenert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: Since the beginning of 2012, the Borexino collaboration has been reporting precision measurements of the solar neutrino fluxes, emitted in the proton-proton chain and in the Carbon-Nitrogen-Oxygen cycle. The experimental sensitivity achieved in Phase-II and Phase-III of the Borexino data taking made it possible to detect the annual modulation of the solar neutrino interaction rate due to the eccentricity of Earth's orbit, with a statistical significance greater than 5$\sigma$. This is the first precise measurement of the Earth's orbital parameters based solely on solar neutrinos and an additional signature of the solar origin of the Borexino signal. The complete periodogram of the time series of the Borexino solar neutrino detection rate is also reported, exploring frequencies between one cycle/year and one cycle/day. No other significant modulation frequencies are found. The present results were uniquely made possible by Borexino's decade-long high-precision solar neutrino detection., Comment: 12 pages, 10 figures
Published: 2022

23. Very large SiPM arrays with aggregated output

Author: Razeto, A., Camillo, V., Carlini, M., Consiglio, L., Flammini, A., Galbiati, C., Ghiano, C., Gola, A., Horikawa, S., Kachru, P., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Mazzi, A., Moharana, A., Paternoster, G., Sablone, D., Wang, H., Razeto, A., Camillo, V., Carlini, M., Consiglio, L., Flammini, A., Galbiati, C., Ghiano, C., Gola, A., Horikawa, S., Kachru, P., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Mazzi, A., Moharana, A., Paternoster, G., Sablone, D., and Wang, H.
Abstract: In this work we will document the design and the performances of a SiPM-based photodetector with a surface area of 100 cm$^2$ conceived to operate as a replacement for PMTs. The signals from 94 SiPMs are summed up to produce an aggregated output that exhibits in liquid nitrogen a dark count rate (DCR) lower than 100 cps over the entire surface, a signal to noise ratio better than 13, and a timing resolution better than 5.5 ns. The module feeds about 360 mW at 5 V with a dynamic range in excess of 500 photo-electrons on a 100 $\Omega$ differential line. The unit is compatible with operations at room temperature, with a DCR increased by about 6 orders of magnitude., Comment: 11 pages, 15 figures
Published: 2022

24. SiPM cross-talk in liquid argon detectors

Author: Boulay, M. G., Camillo, V., Canci, N., Choudhary, S., Consiglio, L., Flammini, A., Galbiati, C., Ghiano, C., Gola, A., Horikawa, S., Kachru, P., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Kuźniak, M., Mazzi, A., Moharana, A., Nieradka, G., Paternoster, G., Razeto, A., Sablone, D., Thorpe, T. N., Türkoğlu, C., Wang, H., Rescigno, M., Sanfilippo, S., Boulay, M. G., Camillo, V., Canci, N., Choudhary, S., Consiglio, L., Flammini, A., Galbiati, C., Ghiano, C., Gola, A., Horikawa, S., Kachru, P., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Kuźniak, M., Mazzi, A., Moharana, A., Nieradka, G., Paternoster, G., Razeto, A., Sablone, D., Thorpe, T. N., Türkoğlu, C., Wang, H., Rescigno, M., and Sanfilippo, S.
Abstract: SiPM-based readout is becoming the standard for light detection in particle detectors given their superior resolution and simplicity of use respect to vacuum tube photo-multipliers. However, the presence of detection noises such as the dark rate, the cross-talk and after-pulsing may impact significantly the performance. In this work, we document the development of highly reflective single-phase argon chambers capable of displaying light yields up to 32 photo-electrons per keV, out of which only about 12 are primary photo-electrons generated by the argon scintillation and the rest is accounted for by optical cross-talk. Furthermore, the presence of compound processes yields a generalized Fano factor that reaches a value of 9 at higher over-voltages. As a bonus, we have the complete parametrization of the optical cross-talk for the FBK NUV-HD-Cryo SiPMs at 87 K., Comment: 8 pages, 8 figures
Published: 2022

25. Search for dark matter-nucleon interactions via Migdal effect with DarkSide-50

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Martoff, C. J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Martoff, C. J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: Dark matter elastic scattering off nuclei can result in the excitation and ionization of the recoiling atom through the so-called Migdal effect. The energy deposition from the ionization electron adds to the energy deposited by the recoiling nuclear system and allows for the detection of interactions of sub-GeV/c$^2$ mass dark matter. We present new constraints for sub-GeV/c$^2$ dark matter using the dual-phase liquid argon time projection chamber of the DarkSide-50 experiment with an exposure of (12306 $\pm$ 184) kg d. The analysis is based on the ionization signal alone and significantly enhances the sensitivity of DarkSide-50, enabling sensitivity to dark matter with masses down to 40 MeV/c$^2$. Furthermore, it sets the most stringent upper limit on the spin independent dark matter nucleon cross section for masses below $3.6$ GeV/c$^2$., Comment: 8 pages, 4 figures
Published: 2022

26. Independent determination of the Earth's orbital parameters with solar neutrinos in Borexino

Author: Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Goettel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schoenert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Goettel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schoenert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: Since the beginning of 2012, the Borexino collaboration has been reporting precision measurements of the solar neutrino fluxes, emitted in the proton-proton chain and in the Carbon-Nitrogen-Oxygen cycle. The experimental sensitivity achieved in Phase-II and Phase-III of the Borexino data taking made it possible to detect the annual modulation of the solar neutrino interaction rate due to the eccentricity of Earth's orbit, with a statistical significance greater than 5$\sigma$. This is the first precise measurement of the Earth's orbital parameters based solely on solar neutrinos and an additional signature of the solar origin of the Borexino signal. The complete periodogram of the time series of the Borexino solar neutrino detection rate is also reported, exploring frequencies between one cycle/year and one cycle/day. No other significant modulation frequencies are found. The present results were uniquely made possible by Borexino's decade-long high-precision solar neutrino detection., Comment: 12 pages, 10 figures
Published: 2022

27. Improved measurement of solar neutrinos from the Carbon-Nitrogen-Oxygen cycle by Borexino and its implications for the Standard Solar Model

Author: Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Cavalcante, P., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Göttel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Papp, L., Pelicci, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schönert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Villante, F. L., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Cavalcante, P., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Göttel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Papp, L., Pelicci, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schönert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Villante, F. L., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: We present an improved measurement of the CNO solar neutrino interaction rate at Earth obtained with the complete Borexino Phase-III dataset. The measured rate R$_{\rm CNO}$ = $6.7^{+2.0}_{-0.8}$ counts/(day$ \cdot$ 100 tonnes), allows us to exclude the absence of the CNO signal with about 7$\sigma$ C.L. The correspondent CNO neutrino flux is $6.6^{+2.0}_{-0.9} \times 10^8$ cm$^{-2}$ s$^{-1}$, taking into account the neutrino flavor conversion. We use the new CNO measurement to evaluate the C and N abundances in the Sun with respect to the H abundance for the first time with solar neutrinos. Our result of $N_{\rm CN}$ = $(5.78^{+1.86}_{-1.00})\times10^{-4}$ displays a $\sim$2$\sigma$ tension with the "low metallicity" spectroscopic photospheric measurements. On the other hand, our result used together with the $^7$Be and $^8$B solar neutrino fluxes, also measured by Borexino, permits to disfavour at 3.1$\sigma$ C.L. the "low metallicity" SSM B16-AGSS09met as an alternative to the "high metallicity" SSM B16-GS98., Comment: 8 pages, 6 figures
Published: 2022
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28. Search for dark matter particle interactions with electron final states with DarkSide-50

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: We present a search for dark matter particles with sub-GeV/$c^2$ masses whose interactions have final state electrons using the DarkSide-50 experiment's (12306 $\pm$ 184) kg d low-radioactivity liquid argon exposure. By analyzing the ionization signals, we exclude new parameter space for the dark matter-electron cross section $\bar{\sigma}_e$, the axioelectric coupling constant $g_{Ae}$, and the dark photon kinetic mixing parameter $\kappa$. We also set the first dark matter direct-detection constraints on the mixing angle $\left|U_{e4}\right|^2$ for keV sterile neutrinos., Comment: 6 pages, 2 figures
Published: 2022

29. Search for low-mass dark matter WIMPs with 12 ton-day exposure of DarkSide-50

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: We report on the search for dark matter WIMPs in the mass range below 10 GeV/c$^2$, from the analysis of the entire dataset acquired with a low-radioactivity argon target by the DarkSide-50 experiment at LNGS. The new analysis benefits from more accurate calibration of the detector response, improved background model, and better determination of systematic uncertainties, allowing us to accurately model the background rate and spectra down to 0.06 keV$_{er}$. A 90% C.L. exclusion limit for the spin-independent cross section of 3 GeV/c$^2$ mass WIMP on nucleons is set at 6$\times$10$^{-43}$ cm$^2$, about a factor 10 better than the previous DarkSide-50 limit. This analysis extends the exclusion region for spin-independent dark matter interactions below the current experimental constraints in the $[1.2, 3.6]$ GeV/c$^2$ WIMP mass range., Comment: 11 pages, 12 figures
Published: 2022

30. Independent determination of the Earth's orbital parameters with solar neutrinos in Borexino

Author: Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Goettel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schoenert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Goettel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schoenert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: Since the beginning of 2012, the Borexino collaboration has been reporting precision measurements of the solar neutrino fluxes, emitted in the proton-proton chain and in the Carbon-Nitrogen-Oxygen cycle. The experimental sensitivity achieved in Phase-II and Phase-III of the Borexino data taking made it possible to detect the annual modulation of the solar neutrino interaction rate due to the eccentricity of Earth's orbit, with a statistical significance greater than 5$\sigma$. This is the first precise measurement of the Earth's orbital parameters based solely on solar neutrinos and an additional signature of the solar origin of the Borexino signal. The complete periodogram of the time series of the Borexino solar neutrino detection rate is also reported, exploring frequencies between one cycle/year and one cycle/day. No other significant modulation frequencies are found. The present results were uniquely made possible by Borexino's decade-long high-precision solar neutrino detection., Comment: 12 pages, 10 figures
Published: 2022
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31. Search for dark matter-nucleon interactions via Migdal effect with DarkSide-50

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: Dark matter elastic scattering off nuclei can result in the excitation and ionization of the recoiling atom through the so-called Migdal effect. The energy deposition from the ionization electron adds to the energy deposited by the recoiling nuclear system and allows for the detection of interactions of sub-GeV/c$^2$ mass dark matter. We present new constraints for sub-GeV/c$^2$ dark matter using the dual-phase liquid argon time projection chamber of the DarkSide-50 experiment with an exposure of (12306 $\pm$ 184) kg d. The analysis is based on the ionization signal alone and significantly enhances the sensitivity of DarkSide-50, enabling sensitivity to dark matter with masses down to 40 MeV/c$^2$. Furthermore, it sets the most stringent upper limit on the spin independent dark matter nucleon cross section for masses below $3.6$ GeV/c$^2$., Comment: 7 pages, 3 figures
Published: 2022

32. Search for low-mass dark matter WIMPs with 12 ton-day exposure of DarkSide-50

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: We report on the search for dark matter WIMPs in the mass range below 10 GeV/c$^2$, from the analysis of the entire dataset acquired with a low-radioactivity argon target by the DarkSide-50 experiment at LNGS. The new analysis benefits from more accurate calibration of the detector response, improved background model, and better determination of systematic uncertainties, allowing us to accurately model the background rate and spectra down to 0.06 keV$_{er}$. A 90% C.L. exclusion limit for the spin-independent cross section of 3 GeV/c$^2$ mass WIMP on nucleons is set at 6$\times$10$^{-43}$ cm$^2$, about a factor 10 better than the previous DarkSide-50 limit. This analysis extends the exclusion region for spin-independent dark matter interactions below the current experimental constraints in the $[1.2, 3.6]$ GeV/c$^2$ WIMP mass range., Comment: 11 pages, 12 figures
Published: 2022

33. Search for dark matter-nucleon interactions via Migdal effect with DarkSide-50

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: Dark matter elastic scattering off nuclei can result in the excitation and ionization of the recoiling atom through the so-called Migdal effect. The energy deposition from the ionization electron adds to the energy deposited by the recoiling nuclear system and allows for the detection of interactions of sub-GeV/c$^2$ mass dark matter. We present new constraints for sub-GeV/c$^2$ dark matter using the dual-phase liquid argon time projection chamber of the DarkSide-50 experiment with an exposure of (12306 $\pm$ 184) kg d. The analysis is based on the ionization signal alone and significantly enhances the sensitivity of DarkSide-50, enabling sensitivity to dark matter with masses down to 40 MeV/c$^2$. Furthermore, it sets the most stringent upper limit on the spin independent dark matter nucleon cross section for masses below $3.6$ GeV/c$^2$., Comment: 7 pages, 3 figures
Published: 2022

34. Improved measurement of solar neutrinos from the Carbon-Nitrogen-Oxygen cycle by Borexino and its implications for the Standard Solar Model

Author: Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Cavalcante, P., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Göttel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Papp, L., Pelicci, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schönert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Villante, F. L., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Cavalcante, P., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Göttel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Papp, L., Pelicci, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schönert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Villante, F. L., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: We present an improved measurement of the CNO solar neutrino interaction rate at Earth obtained with the complete Borexino Phase-III dataset. The measured rate R$_{\rm CNO}$ = $6.7^{+2.0}_{-0.8}$ counts/(day$ \cdot$ 100 tonnes), allows us to exclude the absence of the CNO signal with about 7$\sigma$ C.L. The correspondent CNO neutrino flux is $6.6^{+2.0}_{-0.9} \times 10^8$ cm$^{-2}$ s$^{-1}$, taking into account the neutrino flavor conversion. We use the new CNO measurement to evaluate the C and N abundances in the Sun with respect to the H abundance for the first time with solar neutrinos. Our result of $N_{\rm CN}$ = $(5.78^{+1.86}_{-1.00})\times10^{-4}$ displays a $\sim$2$\sigma$ tension with the "low metallicity" spectroscopic photospheric measurements. On the other hand, our result used together with the $^7$Be and $^8$B solar neutrino fluxes, also measured by Borexino, permits to disfavour at 3.1$\sigma$ C.L. the "low metallicity" SSM B16-AGSS09met as an alternative to the "high metallicity" SSM B16-GS98., Comment: 8 pages, 6 figures
Published: 2022
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35. Independent determination of the Earth's orbital parameters with solar neutrinos in Borexino

Author: Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Goettel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schoenert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Goettel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schoenert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: Since the beginning of 2012, the Borexino collaboration has been reporting precision measurements of the solar neutrino fluxes, emitted in the proton-proton chain and in the Carbon-Nitrogen-Oxygen cycle. The experimental sensitivity achieved in Phase-II and Phase-III of the Borexino data taking made it possible to detect the annual modulation of the solar neutrino interaction rate due to the eccentricity of Earth's orbit, with a statistical significance greater than 5$\sigma$. This is the first precise measurement of the Earth's orbital parameters based solely on solar neutrinos and an additional signature of the solar origin of the Borexino signal. The complete periodogram of the time series of the Borexino solar neutrino detection rate is also reported, exploring frequencies between one cycle/year and one cycle/day. No other significant modulation frequencies are found. The present results were uniquely made possible by Borexino's decade-long high-precision solar neutrino detection., Comment: 12 pages, 10 figures
Published: 2022
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36. Sensitivity projections for a dual-phase argon TPC optimized for light dark matter searches through the ionization channel

Author: Agnes, P., Ahmad, I., Albergo, S., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Amaudruz, P., Corona, M. Atzori, Auty, D. J., Ave, M., Avetisov, I. Ch., Avetisov, R. I., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Barbarian, V., Olmedo, A. Barrado, Barrillon, P., Basco, A., Batignani, G., Berzin, E., Bondar, A., Bonivento, W. M., Borisova, E., Bottino, B., Boulay, M. G., Buccino, G., Bussino, S., Busto, J., Buzulutskov, A., Cadeddu, M., Cadoni, M., Caminata, A., Canci, N., Capra, A., Caprioli, S., Caravati, M., Cárdenas-Montes, M., Cargioli, N., Carlini, M., Castello, P., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cebrian, S., Ruiz, J. M. Cela, Chashin, S., Chepurnov, A., Chyhyrynets, E, Cicalò, C., Cifarelli, L., Cintas, D., Cocco, V., Vilda, E. Conde, Consiglio, L., Copello, S., Covone, G., Cross, S., Czudak, P., D'Aniello, M., D'Auria, S., Rolo, M. D. Da Rocha, Dadoun, O., Daniel, M., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Falco, A., De Filippis, G., De Gruttola, D., De Pasquale, S., De Rosa, G., Dellacasa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Capua, F., Di Noto, L., Di Stefano, P., Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Doria, L., Erjavec, T., Diaz, M. Fernandez, Fiorillo, G., Franceschi, A., Franchini, P., Franco, D., Frolov, E., Funicello, N., Gabriele, F., Gahan, D., Galbiati, C., Gallina, G., Gallus, G., Garbini, M., Abia, P. Garcia, Gendotti, A., Ghiano, C., Giampaolo, R. A., Giganti, C., Giorgi, M. A., Giovanetti, G. K., Casanueva, V. Goicoechea, Gola, A., Gorman, D., Diaz, R. Graciani, Grauso, G., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hall, J. B., Hallin, A. L., Hamer, A., Helton, H., Haranczyk, M., Hessel, T., Hill, S., Horikawa, S., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Jillings, C., Kachru, P., Kemp, A. A., Kendziora, C. L., Keppel, G., Khomyakov, A. V., Kimura, M., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Koulosousas, S., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Guirriec, E. Le, Leason, E., Li, X., Lidey, L., Lipp, J., Lissia, M., Longo, G., Luzzi, L., Macfadyen, O., Machulin, I. N., Manthos, I., Mapelli, L., Margotti, A., Mari, S. M., Mariani, C., Maricic, J., Marini, A., Martínez, M., Martoff, C. J., Masoni, A., Mavrokoridis, K., Mazzi, A., McDonald, A. B., Messina, A., Milincic, R., Moggi, A., Moharana, A., Monroe, J., Morrocchi, M., Mozhevitina, E. N., Mróz, T., Muratova, V. N., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Napolitano, T., Nessi, M., Nieradka, G., Nikolopoulos, K., Nikulin, I., Nowak, J., Olchansky, K., Oleinik, A., Oleynikov, V., Organtini, P., de Solórzano, A. Ortiz, Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrino, C., Perotti, F., Pesudo, V., Piacentini, S., Pietropaolo, F., Pino, N., Pira, C., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Pralavorio, P., Price, D., Raffaelli, F., Ragusa, F., Ramachers, Y., Ramirez, A., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Resnati, F., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Roberts, A., Roberts, C., Rode, J., Rogers, G., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Sadashivajois, S., Saffold, T. R., Samoylov, O., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Scioli, G., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Smirnova, T., Smith, B., Sokolov, A., Spangenberg, M., Stefanizzi, R., Steri, A., Stracka, S., Strickland, V., Stringer, M., Sulis, S., Sung, A., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Türkoğ, C., Tartaglia, R., Taylor, A., Taylor, J., Tedesco, S., Testera, G., Thieme, K., Thorpe, T. N., Tonazzo, A., Torres-Lara, S., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., John, T. Vallivilayil, Van Uffelen, M., Viant, T., Viel, S., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Vossebeld, J., Wada, M., Walczak, M. B., Wang, Y., Westerdale, S., Wheadon, R. J., Williams, L., Wingerter-Seez, I., Wojaczyński, R., Wojcik, Ma. M., Wojcik, Ma., Wright, T., Xie, Y., Yang, C., Zabihi, A., Zakhary, P., Zani, A., Zichichi, A., Zuzel, G., Zykova, M. P., Agnes, P., Ahmad, I., Albergo, S., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Amaudruz, P., Corona, M. Atzori, Auty, D. J., Ave, M., Avetisov, I. Ch., Avetisov, R. I., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Barbarian, V., Olmedo, A. Barrado, Barrillon, P., Basco, A., Batignani, G., Berzin, E., Bondar, A., Bonivento, W. M., Borisova, E., Bottino, B., Boulay, M. G., Buccino, G., Bussino, S., Busto, J., Buzulutskov, A., Cadeddu, M., Cadoni, M., Caminata, A., Canci, N., Capra, A., Caprioli, S., Caravati, M., Cárdenas-Montes, M., Cargioli, N., Carlini, M., Castello, P., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cebrian, S., Ruiz, J. M. Cela, Chashin, S., Chepurnov, A., Chyhyrynets, E, Cicalò, C., Cifarelli, L., Cintas, D., Cocco, V., Vilda, E. Conde, Consiglio, L., Copello, S., Covone, G., Cross, S., Czudak, P., D'Aniello, M., D'Auria, S., Rolo, M. D. Da Rocha, Dadoun, O., Daniel, M., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Falco, A., De Filippis, G., De Gruttola, D., De Pasquale, S., De Rosa, G., Dellacasa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Capua, F., Di Noto, L., Di Stefano, P., Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Doria, L., Erjavec, T., Diaz, M. Fernandez, Fiorillo, G., Franceschi, A., Franchini, P., Franco, D., Frolov, E., Funicello, N., Gabriele, F., Gahan, D., Galbiati, C., Gallina, G., Gallus, G., Garbini, M., Abia, P. Garcia, Gendotti, A., Ghiano, C., Giampaolo, R. A., Giganti, C., Giorgi, M. A., Giovanetti, G. K., Casanueva, V. Goicoechea, Gola, A., Gorman, D., Diaz, R. Graciani, Grauso, G., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hall, J. B., Hallin, A. L., Hamer, A., Helton, H., Haranczyk, M., Hessel, T., Hill, S., Horikawa, S., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Jillings, C., Kachru, P., Kemp, A. A., Kendziora, C. L., Keppel, G., Khomyakov, A. V., Kimura, M., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Koulosousas, S., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Guirriec, E. Le, Leason, E., Li, X., Lidey, L., Lipp, J., Lissia, M., Longo, G., Luzzi, L., Macfadyen, O., Machulin, I. N., Manthos, I., Mapelli, L., Margotti, A., Mari, S. M., Mariani, C., Maricic, J., Marini, A., Martínez, M., Martoff, C. J., Masoni, A., Mavrokoridis, K., Mazzi, A., McDonald, A. B., Messina, A., Milincic, R., Moggi, A., Moharana, A., Monroe, J., Morrocchi, M., Mozhevitina, E. N., Mróz, T., Muratova, V. N., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Napolitano, T., Nessi, M., Nieradka, G., Nikolopoulos, K., Nikulin, I., Nowak, J., Olchansky, K., Oleinik, A., Oleynikov, V., Organtini, P., de Solórzano, A. Ortiz, Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrino, C., Perotti, F., Pesudo, V., Piacentini, S., Pietropaolo, F., Pino, N., Pira, C., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Pralavorio, P., Price, D., Raffaelli, F., Ragusa, F., Ramachers, Y., Ramirez, A., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Resnati, F., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Roberts, A., Roberts, C., Rode, J., Rogers, G., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Sadashivajois, S., Saffold, T. R., Samoylov, O., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Scioli, G., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Smirnova, T., Smith, B., Sokolov, A., Spangenberg, M., Stefanizzi, R., Steri, A., Stracka, S., Strickland, V., Stringer, M., Sulis, S., Sung, A., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Türkoğ, C., Tartaglia, R., Taylor, A., Taylor, J., Tedesco, S., Testera, G., Thieme, K., Thorpe, T. N., Tonazzo, A., Torres-Lara, S., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., John, T. Vallivilayil, Van Uffelen, M., Viant, T., Viel, S., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Vossebeld, J., Wada, M., Walczak, M. B., Wang, Y., Westerdale, S., Wheadon, R. J., Williams, L., Wingerter-Seez, I., Wojaczyński, R., Wojcik, Ma. M., Wojcik, Ma., Wright, T., Xie, Y., Yang, C., Zabihi, A., Zakhary, P., Zani, A., Zichichi, A., Zuzel, G., and Zykova, M. P.
Abstract: Dark matter lighter than 10 GeV/c$^2$ encompasses a promising range of candidates. A conceptual design for a new detector, DarkSide-LowMass, is presented, based on the DarkSide-50 detector and progress toward DarkSide-20k, optimized for a low-threshold electron-counting measurement. Sensitivity to light dark matter is explored for various potential energy thresholds and background rates. These studies show that DarkSide-LowMass can achieve sensitivity to light dark matter down to the solar neutrino floor for GeV-scale masses and significant sensitivity down to 10 MeV/c$^2$ considering the Migdal effect or interactions with electrons. Requirements for optimizing the detector's sensitivity are explored, as are potential sensitivity gains from modeling and mitigating spurious electron backgrounds that may dominate the signal at the lowest energies.
Published: 2022
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37. Search for low-mass dark matter WIMPs with 12 ton-day exposure of DarkSide-50

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: We report on the search for dark matter WIMPs in the mass range below 10 GeV/c$^2$, from the analysis of the entire dataset acquired with a low-radioactivity argon target by the DarkSide-50 experiment at LNGS. The new analysis benefits from more accurate calibration of the detector response, improved background model, and better determination of systematic uncertainties, allowing us to accurately model the background rate and spectra down to 0.06 keV$_{er}$. A 90% C.L. exclusion limit for the spin-independent cross section of 3 GeV/c$^2$ mass WIMP on nucleons is set at 6$\times$10$^{-43}$ cm$^2$, about a factor 10 better than the previous DarkSide-50 limit. This analysis extends the exclusion region for spin-independent dark matter interactions below the current experimental constraints in the $[1.2, 3.6]$ GeV/c$^2$ WIMP mass range., Comment: 11 pages, 12 figures
Published: 2022

38. Search for dark matter particle interactions with electron final states with DarkSide-50

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Abstract: We present a search for dark matter particles with sub-GeV/$c^2$ masses whose interactions have final state electrons using the DarkSide-50 experiment's (12306 $\pm$ 184) kg d low-radioactivity liquid argon exposure. By analyzing the ionization signals, we exclude new parameter space for the dark matter-electron cross section $\bar{\sigma}_e$, the axioelectric coupling constant $g_{Ae}$, and the dark photon kinetic mixing parameter $\kappa$. We also set the first dark matter direct-detection constraints on the mixing angle $\left|U_{e4}\right|^2$ for keV sterile neutrinos., Comment: 6 pages, 2 figures
Published: 2022

39. Improved measurement of solar neutrinos from the Carbon-Nitrogen-Oxygen cycle by Borexino and its implications for the Standard Solar Model

Author: Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Cavalcante, P., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Göttel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Papp, L., Pelicci, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schönert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Villante, F. L., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Cavalcante, P., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Göttel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Papp, L., Pelicci, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schönert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Villante, F. L., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: We present an improved measurement of the CNO solar neutrino interaction rate at Earth obtained with the complete Borexino Phase-III dataset. The measured rate R$_{\rm CNO}$ = $6.7^{+2.0}_{-0.8}$ counts/(day$ \cdot$ 100 tonnes), allows us to exclude the absence of the CNO signal with about 7$\sigma$ C.L. The correspondent CNO neutrino flux is $6.6^{+2.0}_{-0.9} \times 10^8$ cm$^{-2}$ s$^{-1}$, taking into account the neutrino flavor conversion. We use the new CNO measurement to evaluate the C and N abundances in the Sun with respect to the H abundance for the first time with solar neutrinos. Our result of $N_{\rm CN}$ = $(5.78^{+1.86}_{-1.00})\times10^{-4}$ displays a $\sim$2$\sigma$ tension with the "low metallicity" spectroscopic photospheric measurements. On the other hand, our result used together with the $^7$Be and $^8$B solar neutrino fluxes, also measured by Borexino, permits to disfavour at 3.1$\sigma$ C.L. the "low metallicity" SSM B16-AGSS09met as an alternative to the "high metallicity" SSM B16-GS98., Comment: 8 pages, 6 figures
Published: 2022
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40. Independent determination of the Earth's orbital parameters with solar neutrinos in Borexino

Author: Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Goettel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schoenert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Goettel, A. S., Gromov, M., Guffanti, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schoenert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: Since the beginning of 2012, the Borexino collaboration has been reporting precision measurements of the solar neutrino fluxes, emitted in the proton-proton chain and in the Carbon-Nitrogen-Oxygen cycle. The experimental sensitivity achieved in Phase-II and Phase-III of the Borexino data taking made it possible to detect the annual modulation of the solar neutrino interaction rate due to the eccentricity of Earth's orbit, with a statistical significance greater than 5$\sigma$. This is the first precise measurement of the Earth's orbital parameters based solely on solar neutrinos and an additional signature of the solar origin of the Borexino signal. The complete periodogram of the time series of the Borexino solar neutrino detection rate is also reported, exploring frequencies between one cycle/year and one cycle/day. No other significant modulation frequencies are found. The present results were uniquely made possible by Borexino's decade-long high-precision solar neutrino detection., Comment: 12 pages, 10 figures
Published: 2022
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41. Very large SiPM arrays with aggregated output

Author: Razeto, A., Camillo, V., Carlini, M., Consiglio, L., Flammini, A., Galbiati, C., Ghiano, C., Gola, A., Horikawa, S., Kachru, P., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Mazzi, A., Moharana, A., Paternoster, G., Sablone, D., Wang, H., Razeto, A., Camillo, V., Carlini, M., Consiglio, L., Flammini, A., Galbiati, C., Ghiano, C., Gola, A., Horikawa, S., Kachru, P., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Mazzi, A., Moharana, A., Paternoster, G., Sablone, D., and Wang, H.
Abstract: In this work we will document the design and the performances of a SiPM-based photodetector with a surface area of 100 cm$^2$ conceived to operate as a replacement for PMTs. The signals from 94 SiPMs are summed up to produce an aggregated output that exhibits in liquid nitrogen a dark count rate (DCR) lower than 100 cps over the entire surface, a signal to noise ratio better than 13, and a timing resolution better than 5.5 ns. The module feeds about 360 mW at 5 V with a dynamic range in excess of 500 photo-electrons on a 100 $\Omega$ differential line. The unit is compatible with operations at room temperature, with a DCR increased by about 6 orders of magnitude., Comment: 11 pages, 15 figures
Published: 2022
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42. SiPM cross-talk in liquid argon detectors

Author: Boulay, M. G., Camillo, V., Canci, N., Choudhary, S., Consiglio, L., Flammini, A., Galbiati, C., Ghiano, C., Gola, A., Horikawa, S., Kachru, P., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Kuźniak, M., Mazzi, A., Moharana, A., Nieradka, G., Paternoster, G., Razeto, A., Sablone, D., Thorpe, T. N., Türkoğlu, C., Wang, H., Rescigno, M., Sanfilippo, S., Boulay, M. G., Camillo, V., Canci, N., Choudhary, S., Consiglio, L., Flammini, A., Galbiati, C., Ghiano, C., Gola, A., Horikawa, S., Kachru, P., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Kuźniak, M., Mazzi, A., Moharana, A., Nieradka, G., Paternoster, G., Razeto, A., Sablone, D., Thorpe, T. N., Türkoğlu, C., Wang, H., Rescigno, M., and Sanfilippo, S.
Abstract: SiPM-based readouts are becoming the standard for light detection in particle detectors given their superior resolution and ease of use with respect to vacuum tube photo-multipliers. However, the contributions of detection noise such as the dark rate, cross-talk, and after-pulsing may impact significantly their performance. In this work, we present the development of highly reflective single-phase argon chambers capable of light yields up to 32 photo-electrons per keV, with roughly 12 being primary photo-electrons generated by the argon scintillation, while the rest are accounted by optical cross-talk. Furthermore, the presence of compound processes results in a generalized Fano factor larger than 2 already at an over-voltage of 5 V. Finally, we present a parametrization of the optical cross-talk for the FBK NUV-HD-Cryo SiPMs at 87 K that can be extended to future detectors with tailored optical simulations., Comment: 8 pages, 8 figures
Published: 2022

43. DarkSide status and prospects

Author: Sanfilippo, S, Agnes, P, M Albuquerque, I, Alexander, T, Alton, A, Asner, D, Ave, M, Back, H, Batignani, G, Biery, K, Bocci, V, Bonfini, G, Bonivento, W, Bottino, B, Budano, F, Bussino, S, Cadeddu, M, Cadoni, M, Calaprice, F, Caminata, A, Canci, N, Candela, A, Caravati, M, Cardenas, M, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cifarelli, L, Cocco, A, Covone, G, D'Angelo, D, D'Incecco, M, D'Urso, D, Davini, S, De Candia, A, De Cecco, S, De Deo, M, De Filippis, G, De Rosa, G, De Vincenzi, M, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, Di Pietro, G, Dionisi, C, Edkins, E, Empl, A, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Garcia Abia, P, Ghiano, C, Giagu, S, Giganti, C, Giovanetti, G, Gorchakov, O, Goretti, A, Granato, F, Gromov, M, Guan, M, Guardincerri, Y, Gulino, M, Hackett, B, Herner, K, Horikawa, S, Hosseini, B, Hughes, D, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, James, I, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Koh, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, La Commara, M, Lai, M, Li, X, Lissia, M, Longo, G, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Jmartoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Monte, A, Morrocchi, M, Muratova, V, Musico, P, Nania, R, Navrer Agasson, A, Nozdrina, A, Oleinik, A, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Pelczar, K, Pelliccia, N, Pesudo, V, Picciau, E, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Pugachev, D, Qian, H, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Renshaw, A, Rescigno, M, Riffard, Q, Romani, A, Rossi, B, Rossi, N, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Santorelli, R, Savarese, C, Scapparone, E, Schlitzer, B, Segreto, E, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Simeone, M, Singh, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stanford, C, Stracka, S, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Tonazzo, A, Trinchese, P, Unzhakov, E, Verducci, M, Vishneva, A, Vogelaar, B, Wada, M, Waldrop, T, Wang, H, Wang, Y, Watson, A, Westerdale, S, Wojcik, M, Xiang, X, Xiao, X, Yang, C, Ye, Z, Zhu, C, Zuzel, G, Sanfilippo S., Agnes P., M Albuquerque I. F., Alexander T., Alton A. K., Asner D. M., Ave M. P., Back H. O., Batignani G., Biery K., Bocci V., Bonfini G., Bonivento W., Bottino B., Budano F., Bussino S., Cadeddu M., Cadoni M., Calaprice F., Caminata A., Canci N., Candela A., Caravati M., Cardenas M. M., Cariello M., Carlini M., Carpinelli M., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Chepurnov A., Cicalo C., Cifarelli L., Cocco A. G., Covone G., D'Angelo D., D'Incecco M., D'Urso D., Davini S., De Candia A., De Cecco S., De Deo M., De Filippis G., De Rosa G., De Vincenzi M., Derbin A. V., Devoto A., Di Eusanio F., Di Pietro G., Dionisi C., Edkins E., Empl A., Fiorillo G., Fomenko K., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Garcia Abia P., Ghiano C., Giagu S., Giganti C., Giovanetti G. K., Gorchakov O., Goretti A. M., Granato F., Gromov M., Guan M., Guardincerri Y., Gulino M., Hackett B. R., Herner K., Horikawa S., Hosseini B., Hughes D., Humble P., Hungerford E. V., Ianni An., Ippolito V., James I., Keeter K., Kendziora C. L., Kochanek I., Koh G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kuss M., La Commara M., Lai M., Li X., Lissia M., Longo G., MacHado A. A., MacHulin I. N., Mandarano A., Mapelli L., Mari S. M., Maricic J., JMartoff C., Messina A., Meyers P. D., Milincic R., Monte A., Morrocchi M., Muratova V. N., Musico P., Nania R., Navrer Agasson A., Nozdrina A. O., Oleinik A., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pelczar K., Pelliccia N., Pesudo V., Picciau E., Pocar A., Pordes S., Poudel S. S., Pugachev D. A., Qian H., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Renshaw A. L., Rescigno M., Riffard Q., Romani A., Rossi B., Rossi N., Sablone D., Samoylov O., Sands W., Santorelli R., Savarese C., Scapparone E., Schlitzer B., Segreto E., Semenov D. A., Shchagin A., Sheshukov A., Simeone M., Singh P. N., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., Sotnikov A., Stanford C., Stracka S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Tonazzo A., Trinchese P., Unzhakov E. V., Verducci M., Vishneva A., Vogelaar B., Wada M., Waldrop T. J., Wang H., Wang Y., Watson A. W., Westerdale S., Wojcik M. M., Xiang X., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zhu C., Zuzel G., Sanfilippo, S, Agnes, P, M Albuquerque, I, Alexander, T, Alton, A, Asner, D, Ave, M, Back, H, Batignani, G, Biery, K, Bocci, V, Bonfini, G, Bonivento, W, Bottino, B, Budano, F, Bussino, S, Cadeddu, M, Cadoni, M, Calaprice, F, Caminata, A, Canci, N, Candela, A, Caravati, M, Cardenas, M, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cifarelli, L, Cocco, A, Covone, G, D'Angelo, D, D'Incecco, M, D'Urso, D, Davini, S, De Candia, A, De Cecco, S, De Deo, M, De Filippis, G, De Rosa, G, De Vincenzi, M, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, Di Pietro, G, Dionisi, C, Edkins, E, Empl, A, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Garcia Abia, P, Ghiano, C, Giagu, S, Giganti, C, Giovanetti, G, Gorchakov, O, Goretti, A, Granato, F, Gromov, M, Guan, M, Guardincerri, Y, Gulino, M, Hackett, B, Herner, K, Horikawa, S, Hosseini, B, Hughes, D, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, James, I, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Koh, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, La Commara, M, Lai, M, Li, X, Lissia, M, Longo, G, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Jmartoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Monte, A, Morrocchi, M, Muratova, V, Musico, P, Nania, R, Navrer Agasson, A, Nozdrina, A, Oleinik, A, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Pelczar, K, Pelliccia, N, Pesudo, V, Picciau, E, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Pugachev, D, Qian, H, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Renshaw, A, Rescigno, M, Riffard, Q, Romani, A, Rossi, B, Rossi, N, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Santorelli, R, Savarese, C, Scapparone, E, Schlitzer, B, Segreto, E, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Simeone, M, Singh, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stanford, C, Stracka, S, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Tonazzo, A, Trinchese, P, Unzhakov, E, Verducci, M, Vishneva, A, Vogelaar, B, Wada, M, Waldrop, T, Wang, H, Wang, Y, Watson, A, Westerdale, S, Wojcik, M, Xiang, X, Xiao, X, Yang, C, Ye, Z, Zhu, C, Zuzel, G, Sanfilippo S., Agnes P., M Albuquerque I. F., Alexander T., Alton A. K., Asner D. M., Ave M. P., Back H. O., Batignani G., Biery K., Bocci V., Bonfini G., Bonivento W., Bottino B., Budano F., Bussino S., Cadeddu M., Cadoni M., Calaprice F., Caminata A., Canci N., Candela A., Caravati M., Cardenas M. M., Cariello M., Carlini M., Carpinelli M., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Chepurnov A., Cicalo C., Cifarelli L., Cocco A. G., Covone G., D'Angelo D., D'Incecco M., D'Urso D., Davini S., De Candia A., De Cecco S., De Deo M., De Filippis G., De Rosa G., De Vincenzi M., Derbin A. V., Devoto A., Di Eusanio F., Di Pietro G., Dionisi C., Edkins E., Empl A., Fiorillo G., Fomenko K., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Garcia Abia P., Ghiano C., Giagu S., Giganti C., Giovanetti G. K., Gorchakov O., Goretti A. M., Granato F., Gromov M., Guan M., Guardincerri Y., Gulino M., Hackett B. R., Herner K., Horikawa S., Hosseini B., Hughes D., Humble P., Hungerford E. V., Ianni An., Ippolito V., James I., Keeter K., Kendziora C. L., Kochanek I., Koh G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kuss M., La Commara M., Lai M., Li X., Lissia M., Longo G., MacHado A. A., MacHulin I. N., Mandarano A., Mapelli L., Mari S. M., Maricic J., JMartoff C., Messina A., Meyers P. D., Milincic R., Monte A., Morrocchi M., Muratova V. N., Musico P., Nania R., Navrer Agasson A., Nozdrina A. O., Oleinik A., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pelczar K., Pelliccia N., Pesudo V., Picciau E., Pocar A., Pordes S., Poudel S. S., Pugachev D. A., Qian H., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Renshaw A. L., Rescigno M., Riffard Q., Romani A., Rossi B., Rossi N., Sablone D., Samoylov O., Sands W., Santorelli R., Savarese C., Scapparone E., Schlitzer B., Segreto E., Semenov D. A., Shchagin A., Sheshukov A., Simeone M., Singh P. N., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., Sotnikov A., Stanford C., Stracka S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Tonazzo A., Trinchese P., Unzhakov E. V., Verducci M., Vishneva A., Vogelaar B., Wada M., Waldrop T. J., Wang H., Wang Y., Watson A. W., Westerdale S., Wojcik M. M., Xiang X., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zhu C., and Zuzel G.
Abstract: DarkSide uses a dual-phase Liquid Argon Time Projection Chamber to search for WIMP dark matter. The current detector, DarkSide-50, is running since mid 2015 with a target of 50 kg of Argon from an underground source. Here it is presented the latest results of searches of WIMP-nucleus interactions, with WIMP masses in the GeV-TeV range, and of WIMP-electron interactions, in the sub-GeV mass range. The future of DarkSide with a new generation experiment, involving a global collaboration from all the current Argon based experiments, is presented.
Published: 2019

44. Measurement of the ion fraction and mobility of 218Po produced in 222Rn decays in liquid argon

Author: Agnes, P, Albuquerque, I, Alexander, T, Alton, A, Ave, M, Back, H, Batignani, G, Biery, K, Bocci, V, Bonfini, G, Bonivento, W, Bottino, B, Bussino, S, Cadeddu, M, Cadoni, M, Calaprice, F, Caminata, A, Canci, N, Candela, A, Caravati, M, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cocco, A, Covone, G, D'Angelo, D, Davini, S, De Candia, A, De Cecco, S, De Deo, M, De Filippis, G, De Rosa, G, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, D'Incecco, M, Di Pietro, G, Dionisi, C, Downing, M, D'Urso, D, Edkins, E, Empl, A, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Ghiano, C, Giagu, S, Giganti, C, Giovanetti, G, Gorchakov, O, Goretti, A, Granato, F, Grobov, A, Gromov, M, Guan, M, Guardincerri, Y, Gulino, M, Hackett, B, Herner, K, Hosseini, B, Hughes, D, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, Johnson, T, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Koh, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, La Commara, M, Lai, M, Li, X, Lissia, M, Longo, G, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Martoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Monte, A, Morrocchi, M, Muratova, V, Musico, P, Navrer Agasson, A, Nozdrina, A, Oleinik, A, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Pelczar, K, Pelliccia, N, Picciau, E, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Qian, H, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Renshaw, A, Rescigno, M, Riffard, Q, Romani, A, Rossi, B, Rossi, N, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Sanfilippo, S, Savarese, C, Schlitzer, B, Segreto, E, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Singh, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stanford, C, Stracka, S, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Tonazzo, A, Trinchese, P, Unzhakov, E, Verducci, M, Vishneva, A, Vogelaar, R, Wada, M, Waldrop, T, Wang, H, Wang, Y, Watson, A, Westerdale, S, Wojcik, M, Xiang, X, Xiao, X, Yang, C, Ye, Z, Zhu, C, Zuzel, G, Agnes P., Albuquerque I. F. M., Alexander T., Alton A. K., Ave M., Back H. O., Batignani G., Biery K., Bocci V., Bonfini G., Bonivento W. M., Bottino B., Bussino S., Cadeddu M., Cadoni M., Calaprice F., Caminata A., Canci N., Candela A., Caravati M., Cariello M., Carlini M., Carpinelli M., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Chepurnov A., Cicalo C., Cocco A. G., Covone G., D'Angelo D., Davini S., De Candia A., De Cecco S., De Deo M., De Filippis G., De Rosa G., Derbin A. V., Devoto A., Di Eusanio F., D'Incecco M., Di Pietro G., Dionisi C., Downing M., D'Urso D., Edkins E., Empl A., Fiorillo G., Fomenko K., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Ghiano C., Giagu S., Giganti C., Giovanetti G. K., Gorchakov O., Goretti A. M., Granato F., Grobov A., Gromov M., Guan M., Guardincerri Y., Gulino M., Hackett B. R., Herner K., Hosseini B., Hughes D., Humble P., Hungerford E. V., Ianni Al., Ianni An., Ippolito V., Johnson T. N., Keeter K., Kendziora C. L., Kochanek I., Koh G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kuss M., La Commara M., Lai M., Li X., Lissia M., Longo G., Machado A. A., Machulin I. N., Mandarano A., Mapelli L., Mari S. M., Maricic J., Martoff C. J., Messina A., Meyers P. D., Milincic R., Monte A., Morrocchi M., Muratova V. N., Musico P., Navrer Agasson A., Nozdrina A. O., Oleinik A., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pelczar K., Pelliccia N., Picciau E., Pocar A., Pordes S., Poudel S. S., Qian H., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Renshaw A. L., Rescigno M., Riffard Q., Romani A., Rossi B., Rossi N., Sablone D., Samoylov O., Sands W., Sanfilippo S., Savarese C., Schlitzer B., Segreto E., Semenov D. A., Shchagin A., Sheshukov A., Singh P. N., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., Sotnikov A., Stanford C., Stracka S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Tonazzo A., Trinchese P., Unzhakov E. V., Verducci M., Vishneva A., Vogelaar R. B., Wada M., Waldrop T. J., Wang H., Wang Y., Watson A. W., Westerdale S., Wojcik M. M., Xiang X., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zhu C., Zuzel G., Agnes, P, Albuquerque, I, Alexander, T, Alton, A, Ave, M, Back, H, Batignani, G, Biery, K, Bocci, V, Bonfini, G, Bonivento, W, Bottino, B, Bussino, S, Cadeddu, M, Cadoni, M, Calaprice, F, Caminata, A, Canci, N, Candela, A, Caravati, M, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cocco, A, Covone, G, D'Angelo, D, Davini, S, De Candia, A, De Cecco, S, De Deo, M, De Filippis, G, De Rosa, G, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, D'Incecco, M, Di Pietro, G, Dionisi, C, Downing, M, D'Urso, D, Edkins, E, Empl, A, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Ghiano, C, Giagu, S, Giganti, C, Giovanetti, G, Gorchakov, O, Goretti, A, Granato, F, Grobov, A, Gromov, M, Guan, M, Guardincerri, Y, Gulino, M, Hackett, B, Herner, K, Hosseini, B, Hughes, D, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, Johnson, T, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Koh, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, La Commara, M, Lai, M, Li, X, Lissia, M, Longo, G, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Martoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Monte, A, Morrocchi, M, Muratova, V, Musico, P, Navrer Agasson, A, Nozdrina, A, Oleinik, A, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Pelczar, K, Pelliccia, N, Picciau, E, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Qian, H, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Renshaw, A, Rescigno, M, Riffard, Q, Romani, A, Rossi, B, Rossi, N, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Sanfilippo, S, Savarese, C, Schlitzer, B, Segreto, E, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Singh, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stanford, C, Stracka, S, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Tonazzo, A, Trinchese, P, Unzhakov, E, Verducci, M, Vishneva, A, Vogelaar, R, Wada, M, Waldrop, T, Wang, H, Wang, Y, Watson, A, Westerdale, S, Wojcik, M, Xiang, X, Xiao, X, Yang, C, Ye, Z, Zhu, C, Zuzel, G, Agnes P., Albuquerque I. F. M., Alexander T., Alton A. K., Ave M., Back H. O., Batignani G., Biery K., Bocci V., Bonfini G., Bonivento W. M., Bottino B., Bussino S., Cadeddu M., Cadoni M., Calaprice F., Caminata A., Canci N., Candela A., Caravati M., Cariello M., Carlini M., Carpinelli M., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Chepurnov A., Cicalo C., Cocco A. G., Covone G., D'Angelo D., Davini S., De Candia A., De Cecco S., De Deo M., De Filippis G., De Rosa G., Derbin A. V., Devoto A., Di Eusanio F., D'Incecco M., Di Pietro G., Dionisi C., Downing M., D'Urso D., Edkins E., Empl A., Fiorillo G., Fomenko K., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Ghiano C., Giagu S., Giganti C., Giovanetti G. K., Gorchakov O., Goretti A. M., Granato F., Grobov A., Gromov M., Guan M., Guardincerri Y., Gulino M., Hackett B. R., Herner K., Hosseini B., Hughes D., Humble P., Hungerford E. V., Ianni Al., Ianni An., Ippolito V., Johnson T. N., Keeter K., Kendziora C. L., Kochanek I., Koh G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kuss M., La Commara M., Lai M., Li X., Lissia M., Longo G., Machado A. A., Machulin I. N., Mandarano A., Mapelli L., Mari S. M., Maricic J., Martoff C. J., Messina A., Meyers P. D., Milincic R., Monte A., Morrocchi M., Muratova V. N., Musico P., Navrer Agasson A., Nozdrina A. O., Oleinik A., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pelczar K., Pelliccia N., Picciau E., Pocar A., Pordes S., Poudel S. S., Qian H., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Renshaw A. L., Rescigno M., Riffard Q., Romani A., Rossi B., Rossi N., Sablone D., Samoylov O., Sands W., Sanfilippo S., Savarese C., Schlitzer B., Segreto E., Semenov D. A., Shchagin A., Sheshukov A., Singh P. N., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., Sotnikov A., Stanford C., Stracka S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Tonazzo A., Trinchese P., Unzhakov E. V., Verducci M., Vishneva A., Vogelaar R. B., Wada M., Waldrop T. J., Wang H., Wang Y., Watson A. W., Westerdale S., Wojcik M. M., Xiang X., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zhu C., and Zuzel G.
Abstract: We report measurements of the charged daughter fraction of 218Po as a result of the 222Rn alpha decay, and the mobility of 218Po+ ions, using radon-polonium coincidences from the 238U chain identified in 532 live-days of DarkSide-50 WIMP-search data. The fraction of 218Po that is charged is found to be 0.37 ± 0.03 and the mobility of 218Po+ is (8.6 ± 0.1) × 10−4 cm Vs2.
Published: 2019

45. DarkSide: Latest results and future perspectives

Author: Bottino, B, Agnes, P, Albuquerque, I, Alexander, T, Alton, A, Asner, D, Ave, M, Back, H, Batignani, G, Biery, K, Bocci, V, Bonfini, G, Bonivento, W, Bussino, S, Cadeddu, M, Cadoni, M, Calaprice, F, Caminata, A, Canci, N, Candela, A, Caravati, M, Cardenas, M, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cifarelli, L, Cocco, A, Covone, G, D'Angelo, D, D'Incecco, M, D'Urso, D, Davini, S, De Candia, A, De Cecco, S, De Deo, M, De Filippis, G, De Rosa, G, De Vincenzi, M, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, Di Pietro, G, Dionisi, C, Edkins, E, Empl, A, Fan, A, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Garcia Abia, P, Ghiano, C, Giagu, S, Giganti, C, Giovanetti, G, Gorchakov, O, Goretti, A, Granato, F, Gromov, M, Guan, M, Guardincerri, Y, Gulino, M, Hackett, B, Herner, K, Hosseini, B, Hughes, D, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, James, I, Johnson, T, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Koh, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, La Commara, M, Lai, M, Li, X, Lissia, M, Longo, G, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Martoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Monte, A, Morrocchi, M, Mount, B, Muratova, V, Musico, P, Nania, R, Navrer Agasson, A, Nozdrina, A, Oleinik, A, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Pelczar, K, Pelliccia, N, Pesudo, V, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Pugachev, D, Qian, H, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Renshaw, A, Rescigno, M, Riffard, Q, Romani, A, Rossi, B, Rossi, N, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Sanfilippo, S, Santorelli, R, Savarese, C, Scapparone, E, Schlitzer, B, Segreto, E, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Simeone, M, Singh, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stanford, C, Stracka, S, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Tonazzo, A, Trinchese, P, Unzhakov, E, Verducci, M, Vishneva, A, Vogelaar, B, Wada, M, Waldrop, T, Wang, H, Wang, Y, Watson, A, Westerdale, S, Wojcik, M, Xiang, X, Xiao, X, Yang, C, Ye, Z, Zhu, C, Zuzel, G, Bottino B., Agnes P., Albuquerque I. F. M., Alexander T., Alton A. K., Asner D. M., Ave MP., Back H. O., Batignani G., Biery K., Bocci V., Bonfini G., Bonivento W., Bussino S., Cadeddu M., Cadoni M., Calaprice F., Caminata A., Canci N., Candela A., Caravati M., Cardenas M. M., Cariello M., Carlini M., Carpinelli M., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Chepurnov A., Cicalo C., Cifarelli L., Cocco A. G., Covone G., D'Angelo D., D'Incecco M., D'Urso D., Davini S., De Candia A., De Cecco S., De Deo M., De Filippis G., De Rosa G., De Vincenzi M., Derbin A. V., Devoto A., Di Eusanio F., Di Pietro G., Dionisi C., Edkins E., Empl A., Fan A., Fiorillo G., Fomenko K., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Garcia Abia P., Ghiano C., Giagu S., Giganti C., Giovanetti G. K., Gorchakov O., Goretti A. M., Granato F., Gromov M., Guan M., Guardincerri Y., Gulino M., Hackett B. R., Herner K., Hosseini B., Hughes D., Humble P., Hungerford E. V., Ianni An., Ippolito V., James I., Johnson T. N., Keeter K., Kendziora C. L., Kochanek I., Koh G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kuss M., La Commara M., Lai M., Li X., Lissia M., Longo G., MacHado A. A., MacHulin I. N., Mandarano A., Mapelli L., Mari S. M., Maricic J., Martoff C. J., Messina A., Meyers P. D., Milincic R., Monte A., Morrocchi M., Mount B. J., Muratova V. N., Musico P., Nania R., Navrer Agasson A., Nozdrina A. O., Oleinik A., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pelczar K., Pelliccia N., Pesudo V., Pocar A., Pordes S., Poudel S. S., Pugachev D. A., Qian H., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Renshaw A. L., Rescigno M., Riffard Q., Romani A., Rossi B., Rossi N., Sablone D., Samoylov O., Sands W., Sanfilippo S., Santorelli R., Savarese C., Scapparone E., Schlitzer B., Segreto E., Semenov D. A., Shchagin A., Sheshukov A., Simeone M., Singh P. N., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., Sotnikov A., Stanford C., Stracka S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Tonazzo A., Trinchese P., Unzhakov E. V., Verducci M., Vishneva A., Vogelaar B., Wada M., Waldrop T. J., Wang H., Wang Y., Watson A. W., Westerdale S., Wojcik M. M., Xiang X., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zhu C., Zuzel G., Bottino, B, Agnes, P, Albuquerque, I, Alexander, T, Alton, A, Asner, D, Ave, M, Back, H, Batignani, G, Biery, K, Bocci, V, Bonfini, G, Bonivento, W, Bussino, S, Cadeddu, M, Cadoni, M, Calaprice, F, Caminata, A, Canci, N, Candela, A, Caravati, M, Cardenas, M, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cifarelli, L, Cocco, A, Covone, G, D'Angelo, D, D'Incecco, M, D'Urso, D, Davini, S, De Candia, A, De Cecco, S, De Deo, M, De Filippis, G, De Rosa, G, De Vincenzi, M, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, Di Pietro, G, Dionisi, C, Edkins, E, Empl, A, Fan, A, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Garcia Abia, P, Ghiano, C, Giagu, S, Giganti, C, Giovanetti, G, Gorchakov, O, Goretti, A, Granato, F, Gromov, M, Guan, M, Guardincerri, Y, Gulino, M, Hackett, B, Herner, K, Hosseini, B, Hughes, D, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, James, I, Johnson, T, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Koh, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, La Commara, M, Lai, M, Li, X, Lissia, M, Longo, G, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Martoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Monte, A, Morrocchi, M, Mount, B, Muratova, V, Musico, P, Nania, R, Navrer Agasson, A, Nozdrina, A, Oleinik, A, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Pelczar, K, Pelliccia, N, Pesudo, V, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Pugachev, D, Qian, H, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Renshaw, A, Rescigno, M, Riffard, Q, Romani, A, Rossi, B, Rossi, N, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Sanfilippo, S, Santorelli, R, Savarese, C, Scapparone, E, Schlitzer, B, Segreto, E, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Simeone, M, Singh, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stanford, C, Stracka, S, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Tonazzo, A, Trinchese, P, Unzhakov, E, Verducci, M, Vishneva, A, Vogelaar, B, Wada, M, Waldrop, T, Wang, H, Wang, Y, Watson, A, Westerdale, S, Wojcik, M, Xiang, X, Xiao, X, Yang, C, Ye, Z, Zhu, C, Zuzel, G, Bottino B., Agnes P., Albuquerque I. F. M., Alexander T., Alton A. K., Asner D. M., Ave MP., Back H. O., Batignani G., Biery K., Bocci V., Bonfini G., Bonivento W., Bussino S., Cadeddu M., Cadoni M., Calaprice F., Caminata A., Canci N., Candela A., Caravati M., Cardenas M. M., Cariello M., Carlini M., Carpinelli M., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Chepurnov A., Cicalo C., Cifarelli L., Cocco A. G., Covone G., D'Angelo D., D'Incecco M., D'Urso D., Davini S., De Candia A., De Cecco S., De Deo M., De Filippis G., De Rosa G., De Vincenzi M., Derbin A. V., Devoto A., Di Eusanio F., Di Pietro G., Dionisi C., Edkins E., Empl A., Fan A., Fiorillo G., Fomenko K., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Garcia Abia P., Ghiano C., Giagu S., Giganti C., Giovanetti G. K., Gorchakov O., Goretti A. M., Granato F., Gromov M., Guan M., Guardincerri Y., Gulino M., Hackett B. R., Herner K., Hosseini B., Hughes D., Humble P., Hungerford E. V., Ianni An., Ippolito V., James I., Johnson T. N., Keeter K., Kendziora C. L., Kochanek I., Koh G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kuss M., La Commara M., Lai M., Li X., Lissia M., Longo G., MacHado A. A., MacHulin I. N., Mandarano A., Mapelli L., Mari S. M., Maricic J., Martoff C. J., Messina A., Meyers P. D., Milincic R., Monte A., Morrocchi M., Mount B. J., Muratova V. N., Musico P., Nania R., Navrer Agasson A., Nozdrina A. O., Oleinik A., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pelczar K., Pelliccia N., Pesudo V., Pocar A., Pordes S., Poudel S. S., Pugachev D. A., Qian H., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Renshaw A. L., Rescigno M., Riffard Q., Romani A., Rossi B., Rossi N., Sablone D., Samoylov O., Sands W., Sanfilippo S., Santorelli R., Savarese C., Scapparone E., Schlitzer B., Segreto E., Semenov D. A., Shchagin A., Sheshukov A., Simeone M., Singh P. N., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., Sotnikov A., Stanford C., Stracka S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Tonazzo A., Trinchese P., Unzhakov E. V., Verducci M., Vishneva A., Vogelaar B., Wada M., Waldrop T. J., Wang H., Wang Y., Watson A. W., Westerdale S., Wojcik M. M., Xiang X., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zhu C., and Zuzel G.
Abstract: DarkSide is direct-detection dark-matter experimental project based on radiopure argon. The main goal of the DarkSide program is the detection of rare nuclear elastic collisions with hypothetical dark-matter particles. The present detector, DarkSide-50, placed at Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS), is a dualphase time projection chamber (TPC) filled with ultra-pure liquid argon, extracted from underground sources. Surrounding the TPC to suppress the background there are neutron and muon active vetoes. One of argon key features is the capability to distinguish between electron and nuclear recoils, exploiting the different shapes of the signals. DarkSide-50 new results, obtained using a live-days exposure of 532.4 days, are presented. This analysis sets a 90% C.L. upper limit on the dark matternucleon spin-independent cross-section of 1.1 × 10-44 cm2 for a WIMP mass of 100 GeV/c2. The next phase of the project, DarkSide-20k, will be a new detector with a fiducial mass of ∼ 20 tons, equipped with cryogenic silicon photomultipliers (SiPM).
Published: 2019

46. DarkSide-50 results and the future liquid argon dark matter program

Author: Caminata, A, Aalseth, C, Abdelhakim, S, Acerbi, F, Agnes, P, Albuquerque, I, Alexander, T, Alici, A, Alton, A, Amaudruz, P, Ameli, F, Antonioli, P, Arcelli, S, Ardito, R, Arnquist, I, Arpaia, P, Asner, D, Asunskis, A, Ave, M, Back, H, Barrado Olmedo, A, Batignani, G, Bisogni, M, Bocci, V, Bondar, A, Bonfini, G, Bonivento, W, Bottino, B, Boulay, M, Bunker, R, Bussino, S, Buzulutskov, A, Cadeddu, M, Cadoni, M, Canci, N, Candela, A, Cantini, C, Caravati, M, Cariello, M, Carpinelli, M, Castellani, A, Castello, P, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Cebrian, S, Celano, B, Cereseto, R, Cheng, W, Chepurnov, A, Cicalo, C, Ci-Farelli, L, Citterio, M, Cocco, A, Colocci, M, Consiglio, L, Cossio, F, Covone, G, Crivelli, P, D'Antone, I, D'Incecco, M, D'Urso, D, da Rocha Rolo, M, Daniel, M, Davini, S, de Candia, A, de Cecco, S, de Deo, M, de Falco, A, de Filippis, G, de Gruttola, D, de Guido, G, de Rosa, G, Dellacasa, G, Demontis, P, Depaquale, S, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, Di Pietro, G, Di Stefano, P, Dionisi, C, Dordei, F, Downing, M, Edalatfar, F, Empl, A, Fernandez Diaz, M, Ferri, A, Filip, C, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franceschi, A, Franco, D, Froudakis, G, Gabriele, F, Gabrieli, A, Gal-Biati, C, Garcia Abia, P, Gascon Fora, D, Gendotti, A, Ghiano, C, Ghisi, A, Giagu, S, Giampa, P, Giampaolo, R, Giganti, C, Giorgi, M, Giovanetti, G, Gligan, M, Gola, A, Gorchakov, O, Grab, M, Graciani Diaz, R, Granato, F, Grassi, M, Grate, J, Grigoriev, G, Grobov, A, Gromov, M, Guan, M, Guerra, M, Guerzoni, M, Gulino, M, Haaland, R, Hackett, B, Hallin, A, Harrop, B, Hoppe, E, Horikawa, S, Hosseini, B, Hubaut, F, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, Jillings, C, Jimenez Cabre, S, Keeter, K, Kendziora, C, Kim, S, Kochanek, I, Kondo, K, Kopp, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kugathasan, R, Kuss, M, Kuzniak, M, la Commara, M, Lai, M, Langrock, S, Lebois, M, Lehnert, B, Li, X, Liqiang, Q, Lissia, M, Lodi, G, Longo, G, Lussana, R, Luzzi, L, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Marcante, M, Margotti, A, Mari, S, Mariani, M, Maricic, J, Marinelli, M, Marras, D, Martinez Rojas, A, Martoff, C, Mascia, M, Masoni, A, Mazzi, A, Mcdonald, A, Messina, A, Meyers, P, Miletic, T, Milincic, R, Moggi, A, Moioli, S, Monroe, J, Morrocchi, M, Mroz, T, Mu, W, Muratova, V, Murphy, S, Muscas, C, Musico, P, Nania, R, Napolitano, T, Navrer Agasson, A, Nessi, M, Nikulin, I, Nozdrina, A, Nurakhov, N, Oleinik, A, Oleynikov, V, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pal-Mas, S, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Paternoster, G, Pavletcov, V, Pazzona, F, Peeters, S, Pegoraro, P, Pelczar, K, Pellegrini, L, Pelliccia, N, Perotti, F, Pesudo, V, Picciau, E, Piemonte, C, Pietropaolo, F, Pocar, A, Pollman, T, Portaluppi, D, Poudel, S, Price, D, Pugachev, D, Radics, B, Raffaelli, F, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Regazzoni, V, Regenfus, C, Renshaw, A, Rescia, S, Rescigno, M, Retiere, F, Riffard, Q, Rivetti, A, Romani, A, Romero, L, Rossi, N, Rubbia, A, Sablone, D, Sala, P, Salatino, P, Samoylov, O, Sanchez Garcia, E, Sanfilippo, S, Sant, M, Santone, D, San-Torelli, R, Savarese, C, Scapparone, E, Schlitzer, B, Scioli, G, Segreto, E, Seifert, A, Semenov, D, Shchagin, A, She-Myakina, E, Sheshukov, A, Siddhanta, S, Simeone, M, Singh, P, Skensved, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, So-Brero, G, Sokolov, A, Sotnikov, A, Stainforth, R, Stracka, S, Suffritti, G, Sulis, S, Suvorov, Y, Szelc, A, Tartaglia, R, Testera, G, Thorpe, T, Tonazzo, A, Tosi, A, Unzhakov, E, Usai, G, Vacca, A, Vazquez-Jauregui, E, Verducci, M, Viant, T, Viel, S, Villa, F, Vishneva, A, Vogelaar, R, Wada, M, Wahl, J, Walding, J, Wang, H, Wang, Y, Westerdale, S, Wheadon, R, Williams, R, Wilson, J, Wojcik, M, Wu, S, Xiao, X, Yang, C, Ye, Z, Zuzel, G, Caminata A., Aalseth C. E., Abdelhakim S., Acerbi F., Agnes P., Albuquerque I. F. M., Alexander T., Alici A., Alton A. K., Amaudruz P., Ameli F., Antonioli P., Arcelli S., Ardito R., Arnquist I. J., Arpaia P., Asner D. M., Asunskis A., Ave M., Back H. O., Barrado Olmedo A., Batignani G., Bisogni M. G., Bocci V., Bondar A., Bonfini G., Bonivento W., Bottino B., Boulay M. G., Bunker R., Bussino S., Buzulutskov A., Cadeddu M., Cadoni M., Canci N., Candela A., Cantini C., Caravati M., Cariello M., Carpinelli M., Castellani A., Castello P., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Cebrian S., Celano B., Cereseto R., Cheng W., Chepurnov A., Cicalo C., Ci-Farelli L., Citterio M., Cocco A. G., Colocci M., Consiglio L., Cossio F., Covone G., Crivelli P., D'Antone I., D'Incecco M., D'Urso D., da Rocha Rolo M. D., Daniel M., Davini S., de Candia A., de Cecco S., de Deo M., de Falco A., de Filippis G., de Gruttola D., de Guido G., de Rosa G., Dellacasa G., Demontis P., DePaquale S., Derbin A. V., Devoto A., Di Eusanio F., Di Pietro G., Di Stefano P., Dionisi C., Dordei F., Downing M., Edalatfar F., Empl A., Fernandez Diaz M., Ferri A., Filip C., Fiorillo G., Fomenko K., Franceschi A., Franco D., Froudakis G. E., Gabriele F., Gabrieli A., Gal-Biati C., Garcia Abia P., Gascon Fora D., Gendotti A., Ghiano C., Ghisi A., Giagu S., Giampa P., Giampaolo R. A., Giganti C., Giorgi M. A., Giovanetti G. K., Gligan M. L., Gola A., Gorchakov O., Grab M., Graciani Diaz R., Granato F., Grassi M., Grate J. W., Grigoriev G. Y., Grobov A., Gromov M., Guan M., Guerra M. B. B., Guerzoni M., Gulino M., Haaland R. K., Hackett B. R., Hallin A., Harrop B., Hoppe E. W., Horikawa S., Hosseini B., Hubaut F., Humble P., Hungerford E. V., Ianni An., Ippolito V., Jillings C., Jimenez Cabre S., Keeter K., Kendziora C. L., Kim S., Kochanek I., Kondo K., Kopp G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kugathasan R., Kuss M., Kuzniak M., la Commara M., Lai M., Langrock S., Lebois M., Lehnert B., Li X., Liqiang Q., Lissia M., Lodi G. U., Longo G., Lussana R., Luzzi L., Machado A. A., Machulin I. N., Mandarano A., Mapelli L., Marcante M., Margotti A., Mari S. M., Mariani M., Maricic J., Marinelli M., Marras D., Martinez Rojas A. D., Martoff C. J., Mascia M., Masoni A., Mazzi A., McDonald A. B., Messina A., Meyers P. D., Miletic T., Milincic R., Moggi A., Moioli S., Monroe J., Morrocchi M., Mroz T., Mu W., Muratova V. N., Murphy S., Muscas C., Musico P., Nania R., Napolitano T., Navrer Agasson A., Nessi M., Nikulin I., Nozdrina A. O., Nurakhov N. N., Oleinik A., Oleynikov V., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pal-Mas S., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Paternoster G., Pavletcov V., Pazzona F., Peeters S., Pegoraro P. A., Pelczar K., Pellegrini L. A., Pelliccia N., Perotti F., Pesudo V., Picciau E., Piemonte C., Pietropaolo F., Pocar A., Pollman T., Portaluppi D., Poudel S. S., Price D., Pugachev D. A., Radics B., Raffaelli F., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Regazzoni V., Regenfus C., Renshaw A. L., Rescia S., Rescigno M., Retiere F., Riffard Q., Rivetti A., Romani A., Romero L., Rossi N., Rubbia A., Sablone D., Sala P., Salatino P., Samoylov O., Sanchez Garcia E., Sanfilippo S., Sant M., Santone D., San-Torelli R., Savarese C., Scapparone E., Schlitzer B., Scioli G., Segreto E., Seifert A., Semenov D. A., Shchagin A., She-Myakina E., Sheshukov A., Siddhanta S., Simeone M., Singh P. N., Skensved P., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., So-Brero G., Sokolov A., Sotnikov A., Stainforth R., Stracka S., Suffritti G. B., Sulis S., Suvorov Y., Szelc A. M., Tartaglia R., Testera G., Thorpe T., Tonazzo A., Tosi A., Unzhakov E. V., Usai G., Vacca A., Vazquez-Jauregui E., Verducci M., Viant T., Viel S., Villa F., Vishneva A., Vogelaar R. B., Wada M., Wahl J., Walding J. J., Wang H., Wang Y., Westerdale S., Wheadon R. J., Williams R., Wilson J., Wojcik M., Wu S., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zuzel G., Caminata, A, Aalseth, C, Abdelhakim, S, Acerbi, F, Agnes, P, Albuquerque, I, Alexander, T, Alici, A, Alton, A, Amaudruz, P, Ameli, F, Antonioli, P, Arcelli, S, Ardito, R, Arnquist, I, Arpaia, P, Asner, D, Asunskis, A, Ave, M, Back, H, Barrado Olmedo, A, Batignani, G, Bisogni, M, Bocci, V, Bondar, A, Bonfini, G, Bonivento, W, Bottino, B, Boulay, M, Bunker, R, Bussino, S, Buzulutskov, A, Cadeddu, M, Cadoni, M, Canci, N, Candela, A, Cantini, C, Caravati, M, Cariello, M, Carpinelli, M, Castellani, A, Castello, P, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Cebrian, S, Celano, B, Cereseto, R, Cheng, W, Chepurnov, A, Cicalo, C, Ci-Farelli, L, Citterio, M, Cocco, A, Colocci, M, Consiglio, L, Cossio, F, Covone, G, Crivelli, P, D'Antone, I, D'Incecco, M, D'Urso, D, da Rocha Rolo, M, Daniel, M, Davini, S, de Candia, A, de Cecco, S, de Deo, M, de Falco, A, de Filippis, G, de Gruttola, D, de Guido, G, de Rosa, G, Dellacasa, G, Demontis, P, Depaquale, S, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, Di Pietro, G, Di Stefano, P, Dionisi, C, Dordei, F, Downing, M, Edalatfar, F, Empl, A, Fernandez Diaz, M, Ferri, A, Filip, C, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franceschi, A, Franco, D, Froudakis, G, Gabriele, F, Gabrieli, A, Gal-Biati, C, Garcia Abia, P, Gascon Fora, D, Gendotti, A, Ghiano, C, Ghisi, A, Giagu, S, Giampa, P, Giampaolo, R, Giganti, C, Giorgi, M, Giovanetti, G, Gligan, M, Gola, A, Gorchakov, O, Grab, M, Graciani Diaz, R, Granato, F, Grassi, M, Grate, J, Grigoriev, G, Grobov, A, Gromov, M, Guan, M, Guerra, M, Guerzoni, M, Gulino, M, Haaland, R, Hackett, B, Hallin, A, Harrop, B, Hoppe, E, Horikawa, S, Hosseini, B, Hubaut, F, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, Jillings, C, Jimenez Cabre, S, Keeter, K, Kendziora, C, Kim, S, Kochanek, I, Kondo, K, Kopp, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kugathasan, R, Kuss, M, Kuzniak, M, la Commara, M, Lai, M, Langrock, S, Lebois, M, Lehnert, B, Li, X, Liqiang, Q, Lissia, M, Lodi, G, Longo, G, Lussana, R, Luzzi, L, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Marcante, M, Margotti, A, Mari, S, Mariani, M, Maricic, J, Marinelli, M, Marras, D, Martinez Rojas, A, Martoff, C, Mascia, M, Masoni, A, Mazzi, A, Mcdonald, A, Messina, A, Meyers, P, Miletic, T, Milincic, R, Moggi, A, Moioli, S, Monroe, J, Morrocchi, M, Mroz, T, Mu, W, Muratova, V, Murphy, S, Muscas, C, Musico, P, Nania, R, Napolitano, T, Navrer Agasson, A, Nessi, M, Nikulin, I, Nozdrina, A, Nurakhov, N, Oleinik, A, Oleynikov, V, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Pal-Mas, S, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Paternoster, G, Pavletcov, V, Pazzona, F, Peeters, S, Pegoraro, P, Pelczar, K, Pellegrini, L, Pelliccia, N, Perotti, F, Pesudo, V, Picciau, E, Piemonte, C, Pietropaolo, F, Pocar, A, Pollman, T, Portaluppi, D, Poudel, S, Price, D, Pugachev, D, Radics, B, Raffaelli, F, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Regazzoni, V, Regenfus, C, Renshaw, A, Rescia, S, Rescigno, M, Retiere, F, Riffard, Q, Rivetti, A, Romani, A, Romero, L, Rossi, N, Rubbia, A, Sablone, D, Sala, P, Salatino, P, Samoylov, O, Sanchez Garcia, E, Sanfilippo, S, Sant, M, Santone, D, San-Torelli, R, Savarese, C, Scapparone, E, Schlitzer, B, Scioli, G, Segreto, E, Seifert, A, Semenov, D, Shchagin, A, She-Myakina, E, Sheshukov, A, Siddhanta, S, Simeone, M, Singh, P, Skensved, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, So-Brero, G, Sokolov, A, Sotnikov, A, Stainforth, R, Stracka, S, Suffritti, G, Sulis, S, Suvorov, Y, Szelc, A, Tartaglia, R, Testera, G, Thorpe, T, Tonazzo, A, Tosi, A, Unzhakov, E, Usai, G, Vacca, A, Vazquez-Jauregui, E, Verducci, M, Viant, T, Viel, S, Villa, F, Vishneva, A, Vogelaar, R, Wada, M, Wahl, J, Walding, J, Wang, H, Wang, Y, Westerdale, S, Wheadon, R, Williams, R, Wilson, J, Wojcik, M, Wu, S, Xiao, X, Yang, C, Ye, Z, Zuzel, G, Caminata A., Aalseth C. E., Abdelhakim S., Acerbi F., Agnes P., Albuquerque I. F. M., Alexander T., Alici A., Alton A. K., Amaudruz P., Ameli F., Antonioli P., Arcelli S., Ardito R., Arnquist I. J., Arpaia P., Asner D. M., Asunskis A., Ave M., Back H. O., Barrado Olmedo A., Batignani G., Bisogni M. G., Bocci V., Bondar A., Bonfini G., Bonivento W., Bottino B., Boulay M. G., Bunker R., Bussino S., Buzulutskov A., Cadeddu M., Cadoni M., Canci N., Candela A., Cantini C., Caravati M., Cariello M., Carpinelli M., Castellani A., Castello P., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Cebrian S., Celano B., Cereseto R., Cheng W., Chepurnov A., Cicalo C., Ci-Farelli L., Citterio M., Cocco A. G., Colocci M., Consiglio L., Cossio F., Covone G., Crivelli P., D'Antone I., D'Incecco M., D'Urso D., da Rocha Rolo M. D., Daniel M., Davini S., de Candia A., de Cecco S., de Deo M., de Falco A., de Filippis G., de Gruttola D., de Guido G., de Rosa G., Dellacasa G., Demontis P., DePaquale S., Derbin A. V., Devoto A., Di Eusanio F., Di Pietro G., Di Stefano P., Dionisi C., Dordei F., Downing M., Edalatfar F., Empl A., Fernandez Diaz M., Ferri A., Filip C., Fiorillo G., Fomenko K., Franceschi A., Franco D., Froudakis G. E., Gabriele F., Gabrieli A., Gal-Biati C., Garcia Abia P., Gascon Fora D., Gendotti A., Ghiano C., Ghisi A., Giagu S., Giampa P., Giampaolo R. A., Giganti C., Giorgi M. A., Giovanetti G. K., Gligan M. L., Gola A., Gorchakov O., Grab M., Graciani Diaz R., Granato F., Grassi M., Grate J. W., Grigoriev G. Y., Grobov A., Gromov M., Guan M., Guerra M. B. B., Guerzoni M., Gulino M., Haaland R. K., Hackett B. R., Hallin A., Harrop B., Hoppe E. W., Horikawa S., Hosseini B., Hubaut F., Humble P., Hungerford E. V., Ianni An., Ippolito V., Jillings C., Jimenez Cabre S., Keeter K., Kendziora C. L., Kim S., Kochanek I., Kondo K., Kopp G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kugathasan R., Kuss M., Kuzniak M., la Commara M., Lai M., Langrock S., Lebois M., Lehnert B., Li X., Liqiang Q., Lissia M., Lodi G. U., Longo G., Lussana R., Luzzi L., Machado A. A., Machulin I. N., Mandarano A., Mapelli L., Marcante M., Margotti A., Mari S. M., Mariani M., Maricic J., Marinelli M., Marras D., Martinez Rojas A. D., Martoff C. J., Mascia M., Masoni A., Mazzi A., McDonald A. B., Messina A., Meyers P. D., Miletic T., Milincic R., Moggi A., Moioli S., Monroe J., Morrocchi M., Mroz T., Mu W., Muratova V. N., Murphy S., Muscas C., Musico P., Nania R., Napolitano T., Navrer Agasson A., Nessi M., Nikulin I., Nozdrina A. O., Nurakhov N. N., Oleinik A., Oleynikov V., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Pal-Mas S., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Paternoster G., Pavletcov V., Pazzona F., Peeters S., Pegoraro P. A., Pelczar K., Pellegrini L. A., Pelliccia N., Perotti F., Pesudo V., Picciau E., Piemonte C., Pietropaolo F., Pocar A., Pollman T., Portaluppi D., Poudel S. S., Price D., Pugachev D. A., Radics B., Raffaelli F., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Regazzoni V., Regenfus C., Renshaw A. L., Rescia S., Rescigno M., Retiere F., Riffard Q., Rivetti A., Romani A., Romero L., Rossi N., Rubbia A., Sablone D., Sala P., Salatino P., Samoylov O., Sanchez Garcia E., Sanfilippo S., Sant M., Santone D., San-Torelli R., Savarese C., Scapparone E., Schlitzer B., Scioli G., Segreto E., Seifert A., Semenov D. A., Shchagin A., She-Myakina E., Sheshukov A., Siddhanta S., Simeone M., Singh P. N., Skensved P., Skorokhvatov M. D., Smirnov O., So-Brero G., Sokolov A., Sotnikov A., Stainforth R., Stracka S., Suffritti G. B., Sulis S., Suvorov Y., Szelc A. M., Tartaglia R., Testera G., Thorpe T., Tonazzo A., Tosi A., Unzhakov E. V., Usai G., Vacca A., Vazquez-Jauregui E., Verducci M., Viant T., Viel S., Villa F., Vishneva A., Vogelaar R. B., Wada M., Wahl J., Walding J. J., Wang H., Wang Y., Westerdale S., Wheadon R. J., Williams R., Wilson J., Wojcik M., Wu S., Xiao X., Yang C., Ye Z., and Zuzel G.
Abstract: DarkSide uses a dual-phase Liquid Argon Time Projection Chamber (TPC) to search for WIMP dark matter. The paper will present the latest result on the search for low mass (MW IMP < 20 Gev/c2) and high mass (MW IMP > 100 Gev/c2) WIMPs from the current experiment, DarkSide-50, running since mid 2015 a 50-kg-active-mass TPC, filled with argon from an underground source. The next stage of the DarkSide program will be a new generation experiment involving a global collaboration from all the current Argon based experiments. DarkSide-20k, is designed as a 20-tonne fiducial mass TPC with SiPM based photosensors, expected to be free of any background for an exposure of >100 ton x years. Like its predecessor DarkSide-20k will be housed at the Gran Sasso (LNGS) underground laboratory, and it is expected to attain a WIMP-nucleon cross section exclusion sensitivity of 10−47 cm2 for a WIMP mass of 1 TeV /c2 in a 5 yr run. A subsequent objective, towards the end of the next decade, will be the construction of the ultimate detector, ARGO, with a 300 t fiducial mass to push the sensitivity to the neutrino floor region for high mass WIMPs. The combination of the three experiments, part of a single family, will cover completely the WIMP hypothesis from 1 GeV /c2 to several hundreds of TeV /c2 masses.
Published: 2019

47. Perspectives for CNO neutrino detection in Borexino

Author: Meyer, M, Zuber, K, Guffanti, D, Agostini, M, Altenmüller, K, Appel, S, Atroshchenko, V, Bagdasarian, Z, Basilico, D, Bellini, G, Benziger, J, Bonfini, G, Bravo, D, Caccianiga, B, Calaprice, F, Caminata, A, Cappelli, L, Caprioli, S, Carlini, M, Cavalcante, P, Cavanna, F, Chepurnov, A, Choi, K, Collica, L, D’Angelo, D, Davini, S, Derbin, A, Ding, X, Di Ludovico, A, Di Noto, L, Drachnev, I, Fomenko, K, Formozov, A, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Gschwender, M, Ghiano, C, Giammarchi, M, Goretti, A, Gromov, M, Houdy, T, Hungerford, E, Ianni, A, Jany, A, Jeschke, D, Kumaran, S, Kobychev, V, Korga, G, Lachenmaier, T, Laubenstein, M, Litvinovich, E, Lombardi, P, Ludhova, L, Lukyanchenko, G, Lukyanchenko, L, Machulin, I, Manuzio, G, Marcocci, S, Maricic, J, Martyn, J, Meroni, E, Miramonti, L, Misiaszek, M, Muratova, V, Neumair, B, Nieslony, M, Oberauer, L, Orekhov, V, Ortica, F, Pallavicini, M, Papp, L, Penek, Ö, Pietrofaccia, L, Pilipenko, N, Pocar, A, Porcelli, A, Raikov, G, Ranucci, G, Razeto, A, Re, A, Redchuk, M, Romani, A, Rossi, N, Rottenanger, S, Schönert, S, Semenov, D, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stokes, L, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Thurn, J, Unzhakov, E, Vishneva, A, Vogelaar, R, von Feilitzsch, F, Weinz, S, Wojcik, M, Wurm, M, Zaimidoroga, O, Zavatarelli, S, Zuzel, G, Guffanti, D., Agostini, M., Altenmüller, K., Appel, S., Atroshchenko, V., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Bonfini, G., Bravo, D., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Cappelli, L., Caprioli, S., Carlini, M., Cavalcante, P., Cavanna, F., Chepurnov, A., Choi, K., Collica, L., D’Angelo, D., Davini, S., Derbin, A., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Fomenko, K., Formozov, A., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Gschwender, M., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gromov, M., Houdy, T., Hungerford, E., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Jeschke, D., Kumaran, S., Kobychev, V., Korga, G., Lachenmaier, T., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Lukyanchenko, L., Machulin, I., Manuzio, G., Marcocci, S., Maricic, J., Martyn, J., Meroni, E., Meyer, M., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Neumair, B., Nieslony, M., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Papp, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Porcelli, A., Raikov, G., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Romani, A., Rossi, N., Rottenanger, S., Schönert, S., Semenov, D., Skorokhvatov, M., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stokes, L. F. F., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Thurn, J., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Weinz, S., Wojcik, M., Wurm, M., Zaimidoroga, O., Zavatarelli, S., Zuber, K., Zuzel, G., Meyer, M, Zuber, K, Guffanti, D, Agostini, M, Altenmüller, K, Appel, S, Atroshchenko, V, Bagdasarian, Z, Basilico, D, Bellini, G, Benziger, J, Bonfini, G, Bravo, D, Caccianiga, B, Calaprice, F, Caminata, A, Cappelli, L, Caprioli, S, Carlini, M, Cavalcante, P, Cavanna, F, Chepurnov, A, Choi, K, Collica, L, D’Angelo, D, Davini, S, Derbin, A, Ding, X, Di Ludovico, A, Di Noto, L, Drachnev, I, Fomenko, K, Formozov, A, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Gschwender, M, Ghiano, C, Giammarchi, M, Goretti, A, Gromov, M, Houdy, T, Hungerford, E, Ianni, A, Jany, A, Jeschke, D, Kumaran, S, Kobychev, V, Korga, G, Lachenmaier, T, Laubenstein, M, Litvinovich, E, Lombardi, P, Ludhova, L, Lukyanchenko, G, Lukyanchenko, L, Machulin, I, Manuzio, G, Marcocci, S, Maricic, J, Martyn, J, Meroni, E, Miramonti, L, Misiaszek, M, Muratova, V, Neumair, B, Nieslony, M, Oberauer, L, Orekhov, V, Ortica, F, Pallavicini, M, Papp, L, Penek, Ö, Pietrofaccia, L, Pilipenko, N, Pocar, A, Porcelli, A, Raikov, G, Ranucci, G, Razeto, A, Re, A, Redchuk, M, Romani, A, Rossi, N, Rottenanger, S, Schönert, S, Semenov, D, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stokes, L, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Thurn, J, Unzhakov, E, Vishneva, A, Vogelaar, R, von Feilitzsch, F, Weinz, S, Wojcik, M, Wurm, M, Zaimidoroga, O, Zavatarelli, S, Zuzel, G, Guffanti, D., Agostini, M., Altenmüller, K., Appel, S., Atroshchenko, V., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Bonfini, G., Bravo, D., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Cappelli, L., Caprioli, S., Carlini, M., Cavalcante, P., Cavanna, F., Chepurnov, A., Choi, K., Collica, L., D’Angelo, D., Davini, S., Derbin, A., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Fomenko, K., Formozov, A., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Gschwender, M., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gromov, M., Houdy, T., Hungerford, E., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Jeschke, D., Kumaran, S., Kobychev, V., Korga, G., Lachenmaier, T., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Lukyanchenko, L., Machulin, I., Manuzio, G., Marcocci, S., Maricic, J., Martyn, J., Meroni, E., Meyer, M., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Neumair, B., Nieslony, M., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Papp, L., Penek, Ö., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Porcelli, A., Raikov, G., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Romani, A., Rossi, N., Rottenanger, S., Schönert, S., Semenov, D., Skorokhvatov, M., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stokes, L. F. F., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Thurn, J., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Weinz, S., Wojcik, M., Wurm, M., Zaimidoroga, O., Zavatarelli, S., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: Borexino measured with unprecedented accuracy the fluxes of solar neutrinos emitted at all the steps of the pp fusion chain. Still missing is the measurement of the flux of neutrinos produced in the CNO cycle. A positive measurement of the CNO neutrino flux is of fundamental importance for understanding the evolution of stars and addressing the unresolved controversy on the solar abundances. The measurement of the CNO neutrino flux in Borexino is challenging because of the low intensity of this component (CNO cycle accounts for about 1% of the energy emitted by Sun), the lack of prominent spectral features and the presence of background sources. The main background component is 210Bi decaying in the liquid scintillator of Borexino that creates events with an energy distribution very close to the one of CNO neutrino interactions. Since 2015 the collaboration undertook significant efforts to achieve an independent measurement of the background affecting a CNO measurement, whose impact on the sensitivity to a CNO signal will be discussed.
Published: 2019

48. Simultaneous precision spectroscopy of pp, Be 7, and pep solar neutrinos with Borexino Phase-II

Author: Agostini, M, Altenmuller, K, Appel, S, Atroshchenko, V, Bagdasarian, Z, Basilico, D, Bellini, G, Benziger, J, Bonfini, G, Bravo, D, Caccianiga, B, Calaprice, F, Caminata, A, Cappelli, L, Caprioli, S, Carlini, M, Cavalcante, P, Cavanna, F, Chepurnov, A, Choi, K, Collica, L, D'Angelo, D, Davini, S, Derbin, A, Ding, X, Di Ludovico, A, Di Noto, L, Drachnev, I, Fomenko, K, Formozov, A, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Gschwender, M, Ghiano, C, Giammarchi, M, Goretti, A, Gromov, M, Guffanti, D, Houdy, T, Hungerford, E, Ianni, A, Jany, A, Jeschke, D, Kumaran, S, Kobychev, V, Korga, G, Lachenmaier, T, Laubenstein, M, Litvinovich, E, Lombardi, P, Ludhova, L, Lukyanchenko, G, Lukyanchenko, L, Machulin, I, Manuzio, G, Marcocci, S, Maricic, J, Martyn, J, Meroni, E, Meyer, M, Miramonti, L, Misiaszek, M, Muratova, V, Neumair, B, Nieslony, M, Oberauer, L, Orekhov, V, Ortica, F, Pallavicini, M, Papp, L, Penek, O, Pietrofaccia, L, Pilipenko, N, Pocar, A, Porcelli, A, Raikov, G, Ranucci, G, Razeto, A, Re, A, Redchuk, M, Romani, A, Rossi, N, Rottenanger, S, Schonert, S, Semenov, D, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stokes, L, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Thurn, J, Unzhakov, E, Villante, F, Vishneva, A, Vogelaar, R, Von Feilitzsch, F, Weinz, S, Wojcik, M, Wurm, M, Zaimidoroga, O, Zavatarelli, S, Zuber, K, Zuzel, G, Agostini M., Altenmuller K., Appel S., Atroshchenko V., Bagdasarian Z., Basilico D., Bellini G., Benziger J., Bonfini G., Bravo D., Caccianiga B., Calaprice F., Caminata A., Cappelli L., Caprioli S., Carlini M., Cavalcante P., Cavanna F., Chepurnov A., Choi K., Collica L., D'Angelo D., Davini S., Derbin A., Ding X. F., Di Ludovico A., Di Noto L., Drachnev I., Fomenko K., Formozov A., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Gschwender M., Ghiano C., Giammarchi M., Goretti A., Gromov M., Guffanti D., Houdy T., Hungerford E., Ianni A., Jany A., Jeschke D., Kumaran S., Kobychev V., Korga G., Lachenmaier T., Laubenstein M., Litvinovich E., Lombardi P., Ludhova L., Lukyanchenko G., Lukyanchenko L., Machulin I., Manuzio G., Marcocci S., Maricic J., Martyn J., Meroni E., Meyer M., Miramonti L., Misiaszek M., Muratova V., Neumair B., Nieslony M., Oberauer L., Orekhov V., Ortica F., Pallavicini M., Papp L., Penek O., Pietrofaccia L., Pilipenko N., Pocar A., Porcelli A., Raikov G., Ranucci G., Razeto A., Re A., Redchuk M., Romani A., Rossi N., Rottenanger S., Schonert S., Semenov D., Skorokhvatov M., Smirnov O., Sotnikov A., Stokes L. F. F., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Thurn J., Unzhakov E., Villante F., Vishneva A., Vogelaar R. B., Von Feilitzsch F., Weinz S., Wojcik M., Wurm M., Zaimidoroga O., Zavatarelli S., Zuber K., Zuzel G., Agostini, M, Altenmuller, K, Appel, S, Atroshchenko, V, Bagdasarian, Z, Basilico, D, Bellini, G, Benziger, J, Bonfini, G, Bravo, D, Caccianiga, B, Calaprice, F, Caminata, A, Cappelli, L, Caprioli, S, Carlini, M, Cavalcante, P, Cavanna, F, Chepurnov, A, Choi, K, Collica, L, D'Angelo, D, Davini, S, Derbin, A, Ding, X, Di Ludovico, A, Di Noto, L, Drachnev, I, Fomenko, K, Formozov, A, Franco, D, Gabriele, F, Galbiati, C, Gschwender, M, Ghiano, C, Giammarchi, M, Goretti, A, Gromov, M, Guffanti, D, Houdy, T, Hungerford, E, Ianni, A, Jany, A, Jeschke, D, Kumaran, S, Kobychev, V, Korga, G, Lachenmaier, T, Laubenstein, M, Litvinovich, E, Lombardi, P, Ludhova, L, Lukyanchenko, G, Lukyanchenko, L, Machulin, I, Manuzio, G, Marcocci, S, Maricic, J, Martyn, J, Meroni, E, Meyer, M, Miramonti, L, Misiaszek, M, Muratova, V, Neumair, B, Nieslony, M, Oberauer, L, Orekhov, V, Ortica, F, Pallavicini, M, Papp, L, Penek, O, Pietrofaccia, L, Pilipenko, N, Pocar, A, Porcelli, A, Raikov, G, Ranucci, G, Razeto, A, Re, A, Redchuk, M, Romani, A, Rossi, N, Rottenanger, S, Schonert, S, Semenov, D, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stokes, L, Suvorov, Y, Tartaglia, R, Testera, G, Thurn, J, Unzhakov, E, Villante, F, Vishneva, A, Vogelaar, R, Von Feilitzsch, F, Weinz, S, Wojcik, M, Wurm, M, Zaimidoroga, O, Zavatarelli, S, Zuber, K, Zuzel, G, Agostini M., Altenmuller K., Appel S., Atroshchenko V., Bagdasarian Z., Basilico D., Bellini G., Benziger J., Bonfini G., Bravo D., Caccianiga B., Calaprice F., Caminata A., Cappelli L., Caprioli S., Carlini M., Cavalcante P., Cavanna F., Chepurnov A., Choi K., Collica L., D'Angelo D., Davini S., Derbin A., Ding X. F., Di Ludovico A., Di Noto L., Drachnev I., Fomenko K., Formozov A., Franco D., Gabriele F., Galbiati C., Gschwender M., Ghiano C., Giammarchi M., Goretti A., Gromov M., Guffanti D., Houdy T., Hungerford E., Ianni A., Jany A., Jeschke D., Kumaran S., Kobychev V., Korga G., Lachenmaier T., Laubenstein M., Litvinovich E., Lombardi P., Ludhova L., Lukyanchenko G., Lukyanchenko L., Machulin I., Manuzio G., Marcocci S., Maricic J., Martyn J., Meroni E., Meyer M., Miramonti L., Misiaszek M., Muratova V., Neumair B., Nieslony M., Oberauer L., Orekhov V., Ortica F., Pallavicini M., Papp L., Penek O., Pietrofaccia L., Pilipenko N., Pocar A., Porcelli A., Raikov G., Ranucci G., Razeto A., Re A., Redchuk M., Romani A., Rossi N., Rottenanger S., Schonert S., Semenov D., Skorokhvatov M., Smirnov O., Sotnikov A., Stokes L. F. F., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Thurn J., Unzhakov E., Villante F., Vishneva A., Vogelaar R. B., Von Feilitzsch F., Weinz S., Wojcik M., Wurm M., Zaimidoroga O., Zavatarelli S., Zuber K., and Zuzel G.
Abstract: We present the simultaneous measurement of the interaction rates Rpp, RBe, Rpep of pp, Be7, and pep solar neutrinos performed with a global fit to the Borexino data in an extended energy range (0.19-2.93) MeV with particular attention to details of the analysis methods. This result was obtained by analyzing 1291.51 days of Borexino Phase-II data, collected after an extensive scintillator purification campaign. Using counts per day (cpd)/100 ton as unit, we find Rpp=134±10(stat)-10+6(sys), RBe=48.3±1.1(stat)-0.7+0.4(sys); and RpepHZ=2.43±0.36(stat)-0.22+0.15(sys) assuming the interaction rate RCNO of CNO-cycle (Carbon, Nitrogen, Oxigen) solar neutrinos according to the prediction of the high metallicity standard solar model, and RpepLZ=2.65±0.36(stat)-0.24+0.15(sys) according to that of the low metallicity model. An upper limit RCNO<8.1 cpd/100 ton (95% C.L.) is obtained by setting in the fit a constraint on the ratio Rpp/Rpep (47.7±0.8 cpd/100 ton or 47.5±0.8 cpd/100 ton according to the high or low metallicity hypothesis).
Published: 2019

49. Search for Low-Energy Signals from Fast Radio Bursts with the Borexino Detector

Author: Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gottel, A. S., Gromov, M., Guffantic, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schonert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zhutikov, I., Zuber, K., Zuzel, G., Appel, S., Bagdasarian, Z., Basilico, D., Bellini, G., Benziger, J., Biondi, R., Caccianiga, B., Calaprice, F., Caminata, A., Chepurnov, A., D'Angelo, D., Derbin, A., Di Giacinto, A., Di Marcello, V., Ding, X. F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Drachnev, I., Franco, D., Galbiati, C., Ghiano, C., Giammarchi, M., Goretti, A., Gottel, A. S., Gromov, M., Guffantic, D., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, Jany, A., Kobychev, V., Korga, G., Kumaran, S., Laubenstein, M., Litvinovich, E., Lombardi, P., Lomskaya, I., Ludhova, L., Lukyanchenko, G., Machulin, I., Martyn, J., Meroni, E., Miramonti, L., Misiaszek, M., Muratova, V., Nugmanov, R., Oberauer, L., Orekhov, V., Ortica, F., Pallavicini, M., Pelicci, L., Penek, O., Pietrofaccia, L., Pilipenko, N., Pocar, A., Raikov, G., Ranalli, M. T., Ranucci, G., Razeto, A., Re, A., Redchuk, M., Rossi, N., Schonert, S., Semenov, D., Settanta, G., Skorokhvatov, M., Singhal, A., Smirnov, O., Sotnikov, A., Tartaglia, R., Testera, G., Unzhakov, E., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., von Feilitzsch, F., Wojcik, M., Wurm, M., Zavatarelli, S., Zhutikov, I., Zuber, K., and Zuzel, G.
Abstract: The search for neutrino events in correlation with several of the most intense fast radio bursts (FRBs) has been performed using the Borexino data. We have searched for signals with visible energies above $250$~keV within a time window of $\pm$1000~s corresponding to the detection time of a particular FRB. We also applied an alternative approach based on searching for specific shapes of neutrino-electron scattering spectra in the full exposure spectrum of the Borexino detector. In particular, two incoming neutrino spectra were considered: the monoenergetic line and the spectrum expected from supernovae. The same spectra were considered for electron antineutrinos detected through the inverse beta-decay reaction. No statistically significant excess over the background was observed. As a result, the strongest upper limits on FRB-associated neutrino fluences of all flavors have been obtained in the $0.5 - 50$~MeV neutrino energy range., Comment: 14 pages, 10 figures
Published: 2021
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50. Characterization of the scintillation time response of liquid argon detectors for dark matter search

Author: Agnes, P., De Cecco, S., Fan, A., Fiorillo, G., Franco, D., Galbiati, C., Giganti, C., Korga, G., Lebois, M., Mandarano, A., Martoff, C. J., Pagani, L., Pantic, E., Razeto, A., Renshaw, A. L., Riffard, Q., Schlitzer, B., Tonazzo, A., Wang, H., Wilson, J. N., Agnes, P., De Cecco, S., Fan, A., Fiorillo, G., Franco, D., Galbiati, C., Giganti, C., Korga, G., Lebois, M., Mandarano, A., Martoff, C. J., Pagani, L., Pantic, E., Razeto, A., Renshaw, A. L., Riffard, Q., Schlitzer, B., Tonazzo, A., Wang, H., and Wilson, J. N.
Abstract: The scintillation time response of liquid argon has a key role in the discrimination of electronic backgrounds in dark matter search experiments. However, its extraordinary rejection power can be affected by various detector effects such as the delayed light emission of TetraPhenyl Butadiene, the most commonly used wavelength shifter, and the electric drift field applied in Time Projection Chambers. In this work, we characterized the TetraPhenyl Butadiene delayed response and the dependence of the pulse shape discrimination on the electric field, exploiting the data acquired with the ARIS, a small-scale single-phase liquid argon detector exposed to monochromatic neutron and gamma sources at the ALTO facility of IJC Lab in Orsay., Comment: 13 pages, 7 figures, 1 table
Published: 2021

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