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8 results on '"Asunskis, A"'

1. SiPM-matrix readout of two-phase argon detectors using electroluminescence in the visible and near infrared range

Author

The DarkSide collaboration, Aalseth, C. E., Abdelhakim, S., Agnes, P., Ajaj, R., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alici, A., Alton, A. K., Amaudruz, P., Ameli, F., Anstey, J., Antonioli, P., Arba, M., Arcelli, S., Ardito, R., Arnquist, I. J., Arpaia, P., Asner, D. M., Asunskis, A., Ave, M., Back, H. O., Barbaryan, V., Olmedo, A. Barrado, Batignani, G., Bisogni, M. G., Bocci, V., Bondar, A., Bonfini, G., Bonivento, W., Borisova, E., Bottino, B., Boulay, M. G., Bunker, R., Bussino, S., Buzulutskov, A., Cadeddu, M., Cadoni, M., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Cantini, C., Caravati, M., Cariello, M., Carnesecchi, F., Castellani, A., Castello, P., Cavalcante, P., Cavazza, D., Cavuoti, S., Cebrian, S., Ruiz, J. M. Cela, Celano, B., Cereseto, R., Chashin, S., Cheng, W., Chepurnov, A., Cicalò, C., Cifarelli, L., Citterio, M., Coccetti, F., Cocco, V., Colocci, M., Vilda, E. Conde, Consiglio, L., Cossio, F., Covone, G., Crivelli, P., D'Antone, I., D'Incecco, M., Rolo, M. D. Da Rocha, Dadoun, O., Daniel, M., Davini, S., De Cecco, S., De Deo, M., De Falco, A., De Gruttola, D., De Guido, G., De Rosa, G., Dellacasa, G., Demontis, P., De Pasquale, S., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Noto, L., Di Pietro, G., Di Stefano, P., Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Downing, M., Edalatfar, F., Empl, A., Diaz, M. Fernandez, Filip, C., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franceschi, A., Franco, D., Frolov, E., Froudakis, G. E., Funicello, N., Gabriele, F., Gabrieli, A., Galbiati, C., Garbini, M., Abia, P. Garcia, Fora, D. Gascón, Gendotti, A., Ghiano, C., Ghisi, A., Giampa, P., Giampaolo, R. A., Giganti, C., Giorgi, M. A., Giovanetti, G. K., Gligan, M. L., Gorchakov, O., Grab, M., Diaz, R. Graciani, Grassi, M., Grate, J. W., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerra, M. B. B., Guerzoni, M., Gulino, M., Haaland, R. K., Hackett, B. R., Hallin, A., Haranczyk, M., Harrop, B., Hoppe, E. W., Horikawa, S., Hosseini, B., Hubaut, F., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ilyasov, A., Ippolito, V., Jillings, C., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I., Kondo, K., Kopp, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kugathasan, R., Kuss, M., La Commara, M., La Delfa, L., Lai, M., Lebois, M., Lehnert, B., Levashko, N., Li, X., Liqiang, Q., Lissia, M., Lodi, G. U., Longo, G., Lussana, R., Luzzi, L., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Manecki, S., Mapelli, L., Margotti, A., Mari, S. M., Mariani, M., Maricic, J., Marinelli, M., Marras, D., Martínez, M., Rojas, A. D. Martinez, Mascia, M., Mason, J., Masoni, A., McDonald, A. B., Messina, A., 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., Agasson, A. Navrer, Nessi, M., Nikulin, I., Nosov, V., Nowak, J. A., Oleinik, A., Oleynikov, V., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Palmas, S., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pazzona, F., Peeters, S., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Pelliccia, N., Perotti, F., Pesudo, V., Picciau, E., Pietropaolo, F., Pocar, A., Pollmann, T. R., Portaluppi, D., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D., Radics, B., Raffaelli, F., Ragusa, F., Razeti, M., Regenfus, C., Renshaw, A. L., Rescia, S., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Rode, J., Romani, A., Romero, L., Rossi, N., Rubbia, A., Sala, P., Salatino, P., Samoylov, O., García, E. Sánchez, Sandford, E., Sanfilippo, S., Sant, M., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schlitzer, B., Scioli, G., Segreto, E., Seifert, A., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Siddhanta, S., Simeone, M., Singh, P. N., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sobrero, G., Sokolov, A., Sotnikov, A., Stainforth, R., Steri, A., Stracka, S., Strickland, V., Suffritti, G. B., Sulis, S., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Testera, G., Thorpe, T., Tonazzo, A., Tosi, A., Tuveri, M., Unzhakov, E. V., Usai, G., Vacca, A., Vázquez-Jáuregui, E., Viant, T., Viel, S., Villa, F., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wahl, J., Walding, J. J., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wheadon, R. J., Williams, R., Wilson, J., Wojcik, Ma. M., Wojcik, Ma., Wu, S., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zuffa, M., and Zuzel, G.

Subjects
Physics - Instrumentation and Detectors, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, High Energy Physics - Experiment
Abstract

Proportional electroluminescence (EL) in noble gases is used in two-phase detectors for dark matter searches to record (in the gas phase) the ionization signal induced by particle scattering in the liquid phase. The "standard" EL mechanism is considered to be due to noble gas excimer emission in the vacuum ultraviolet (VUV). In addition, there are two alternative mechanisms, producing light in the visible and near infrared (NIR) ranges. The first is due to bremsstrahlung of electrons scattered on neutral atoms ("neutral bremsstrahlung", NBrS). The second, responsible for electron avalanche scintillation in the NIR at higher electric fields, is due to transitions between excited atomic states. In this work, we have for the first time demonstrated two alternative techniques of the optical readout of two-phase argon detectors, in the visible and NIR range, using a silicon photomultiplier matrix and electroluminescence due to either neutral bremsstrahlung or avalanche scintillation. The amplitude yield and position resolution were measured for these readout techniques, which allowed to assess the detection threshold for electron and nuclear recoils in two-phase argon detectors for dark matter searches. To the best of our knowledge, this is the first practical application of the NBrS effect in detection science., Comment: 26 pages, 22 figures, 3 tables

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2020
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2. Design and construction of a new detector to measure ultra-low radioactive-isotope contamination of argon

Author

The DarkSide Collaboration, Aalseth, C. E., Abdelhakim, S., Acerbi, F., Agnes, P., Ajaj, R., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alici, A., Alton, A. K., Amaudruz, P., Ameli, F., Anstey, J., Antonioli, P., Arba, M., Arcelli, S., Ardito, R., Arnquist, I. J., Arpaia, P., Asner, D. M., Asunskis, A., Ave, M., Back, H. O., Olmedo, A. Barrado, Batignani, G., Bisogni, M. G., Bocci, V., Bondar, A., Bonfini, G., Bonivento, W., Borisova, E., Bottino, B., Boulay, M. G., Bunker, R., Bussino, S., Buzulutskov, A., Cadeddu, M., Cadoni, M., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Cantini, C., Caravati, M., Cariello, M., Carnesecchi, F., Carpinelli, M., Castellani, A., Castello, P., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavazza, D., Cavuoti, S., Cebrian, S., Ruiz, J. M. Cela, Celano, B., Cereseto, R., Cheng, W., Chepurnov, A., Cicalò, C., Cifarelli, L., Citterio, M., Cocco, A. G., Cocco, V., Colocci, M., Consiglio, L., Cossio, F., Covone, G., Crivelli, P., D'Antone, I., D'Incecco, M., D'Urso, D., Rolo, M. D. Da Rocha, Dadoun, O., 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 Noto, L., Di Pietro, G., Di Stefano, P., Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Downing, M., Edalatfar, F., Empl, A., Diaz, M. Fernandez, Ferri, A., Filip, C., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franceschi, A., Franco, D., Froudakis, G. E., Gabriele, F., Gabrieli, A., Galbiati, C., Abia, P. Garcia, Fora, D. Gascón, 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., Diaz, R. Graciani, 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., Ilyasov, A., Ippolito, V., Jillings, C., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kim, S., Kochanek, I., Kondo, K., Kopp, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kugathasan, R., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., La Delfa, L., Lai, M., Langrock, S., Lebois, M., Lehnert, B., Levashko, N., Li, X., Liqiang, Q., Lissia, M., Lodi, G. U., Longo, G., Manzano, R. López, 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., Martínez, M., Morales, J. J. Martínez, Rojas, A. D. Martinez, Martoff, C. J., Mascia, M., Mason, J., 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., Agasson, A. Navrer, Nessi, M., Nikulin, I., Oleinik, A., Oleynikov, V., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Palmas, S., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pavletcov, V., Pazzona, F., Peeters, S., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Pelliccia, N., Perotti, F., Pesudo, V., Picciau, E., Piemonte, C., Pietropaolo, F., Pocar, A., Pollman, T., Portaluppi, D., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D., Radics, B., Raffaelli, F., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Regazzoni, V., Regenfus, C., Renshaw, A. L., Rescia, S., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Rivetti, A., Romani, A., Romero, L., Rossi, N., Rubbia, A., Sablone, D., Sala, P., Salatino, P., Samoylov, O., García, E. Sánchez, Sanfilippo, S., Sant, M., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schlitzer, B., Scioli, G., Segreto, E., Seifert, A., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Siddhanta, S., Simeone, M., Singh, P. N., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sobrero, G., Sokolov, A., Sotnikov, A., Stainforth, R., Steri, A., Stracka, S., Strickland, V., Suffritti, G. B., Sulis, S., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Testera, G., Thorpe, T., Tonazzo, A., Tosi, A., Tuveri, M., Unzhakov, E. V., Usai, G., Vacca, A., Vázquez-Jáuregui, 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, Marcin, Wojcik, Mariusz, Wu, S., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zuffa, M., and Zuzel, G.

Subjects
Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract

Large liquid argon detectors offer one of the best avenues for the detection of galactic weakly interacting massive particles (WIMPs) via their scattering on atomic nuclei. The liquid argon target allows exquisite discrimination between nuclear and electron recoil signals via pulse-shape discrimination of the scintillation signals. Atmospheric argon (AAr), however, has a naturally occurring radioactive isotope, $^{39}$Ar, a $\beta$ emitter of cosmogenic origin. For large detectors, the atmospheric $^{39}$Ar activity poses pile-up concerns. The use of argon extracted from underground wells, deprived of $^{39}$Ar, is key to the physics potential of these experiments. The DarkSide-20k dark matter search experiment will operate a dual-phase time projection chamber with 50 tonnes of radio-pure underground argon (UAr), that was shown to be depleted of $^{39}$Ar with respect to AAr by a factor larger than 1400. Assessing the $^{39}$Ar content of the UAr during extraction is crucial for the success of DarkSide-20k, as well as for future experiments of the Global Argon Dark Matter Collaboration (GADMC). This will be carried out by the DArT in ArDM experiment, a small chamber made with extremely radio-pure materials that will be placed at the centre of the ArDM detector, in the Canfranc Underground Laboratory (LSC) in Spain. The ArDM LAr volume acts as an active veto for background radioactivity, mostly $\gamma$-rays from the ArDM detector materials and the surrounding rock. This article describes the DArT in ArDM project, including the chamber design and construction, and reviews the background required to achieve the expected performance of the detector., Comment: 13 pages, 8 figures. Corresponding author: E. S\'anchez Garc\'ia

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2020
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4. SiPM-matrix readout of two-phase argon detectors using electroluminescence in the visible and near infrared range

Author

F. Pietropaolo, Min-Xin Guan, S. Rescia, Federica Villa, F. Coccetti, A. Sheshukov, D. A. Semenov, Alberto Masoni, C. Savarese, F. Ameli, S. Bussino, Jocelyn Monroe, Paola Sala, Lelio Luzzi, R. Tartaglia, B. Hosseini, Chung-Yao Yang, I. Kochanek, Andrea Messina, S. Davini, A. V. Derbin, Paul H. Humble, V. Strickland, A. Franceschi, A. L. Hallin, P. Skensved, O. Smirnov, A. De Falco, C. Ripoli, E. Paoloni, B. Lehnert, E. Segreto, Laura A. Pellegrini, André Rubbia, Manuel Colocci, Aldo Ghisi, Marzio Nessi, V. Cocco, R. Graciani Diaz, Pietro Antonioli, M. G. Boulay, L. La Delfa, P. Cavalcante, V. Barbaryan, A.E. Bondar, W. Bonivento, C. Cantini, M. Lai, J. Mason, G. Fiorillo, Sara Sulis, L. P. Rignanese, T. N. Thorpe, Mariano Cadoni, T. Pollmann, E. V. Unzhakov, Q. Liqiang, Giovanni Covone, S. De Cecco, E. Scapparone, Andrea Gabrieli, Marino Simeone, C. Dionisi, N. Rossi, R. Stainforth, Mauro Marinelli, C. Regenfus, Gillian Kopp, Mauro Mariani, I. N. Machulin, G. De Guido, M. Lissia, Federico Perotti, S. S. Poudel, A. B. McDonald, G. Dellacasa, Carlo Muscas, M. Fernandez Diaz, Darren Price, George E. Froudakis, A. Oleinik, N. Canci, H. O. Back, G. De Rosa, O. Gorchakov, R. B. Vogelaar, G. K. Giovanetti, Simonetta Palmas, Marco Pallavicini, A. D. Martinez Rojas, W. Mu, V. Oleynikov, Paolo Attilio Pegoraro, F. Di Eusanio, M. Grab, An. Ianni, Rudi Lussana, G. L. Usai, Luciano Pandola, M. D. Skorokhvatov, E. Borisova, Pascal Pralavorio, F. Pazzona, M. Gromov, A. Grobov, M. M. Wojcik, G. Dolganov, S. Manecki, A. K. Alton, E. Frolov, J. Wahl, Anselmo Margotti, Xiang Xiao, I. Nikulin, Aldo Romani, Annalisa Vacca, E. Conde Vilda, O. Dadoun, V. N. Muratova, S. Cebrián, B. Bottino, M. L. Gligan, R. Milincic, J. A. Wilson, G. Zuzel, Thomas Alexander, M. D'Incecco, L. Romero, S. Murphy, C. L. Kendziora, A. Devoto, L. Di Noto, E. V. Hungerford, A. Asunskis, S. Westerdale, P. Agnes, Yanchu Wang, E. Sandford, B. Schlitzer, Stefania Moioli, C. Giganti, M. Downing, R. Santorelli, Rosario Nania, Alberto Tosi, Mario Patricio Padilla Martínez, A.V. Shchagin, A. Buzulutskov, M. Caravati, F. Raffaelli, P. Giampa, Davide Portaluppi, Fabrice Hubaut, C. J. Jillings, K. Pelczar, Cristiano Galbiati, L. Pagani, J. A. Nowak, A. Sotnikov, Y. Suvorov, M. Da Rocha Rolo, A. Ilyasov, Eric W. Hoppe, S. Abdelhakim, M. K. Daniel, J. Rode, L. Mapelli, F. Retiere, Han Wang, M. Garbini, D. De Gruttola, M. Haranczyk, R. Kugathasan, R. Bunker, Raffaele Ardito, V. Bocci, G. Di Pietro, Z. Ye, N. Funicello, A. S. Kubankin, D. Franco, A. Pocar, N. Levashko, W. Cheng, A. Mandarano, A. Caminata, V. Pesudo, F. Gabriele, Francesca Dordei, Pierre-Andre Amaudruz, A. Vishneva, F. Cossio, G. Batignani, A. Steri, M. Orsini, D. Santone, M. Ave, P. Garcia Abia, B. Celano, T. Mroz, Stefano Cavuoti, Francesco Ragusa, R. K. Haaland, A. Gendotti, Mario Giorgi, Jay W. Grate, Marcelo Braga Bueno Guerra, M. La Commara, A. M. Szelc, D. Gascon Fora, A. Castellani, S. Chashin, G. U. Lodi, Silvia Arcelli, E. Pantic, A. Tonazzo, Marco Sant, R. J. Wheadon, Maria Giuseppina Bisogni, M. Rescigno, Anton Empl, D. Cavazza, A. Navrer Agasson, R. Cereseto, M. Razeti, R. Ajaj, Nicomede Pelliccia, Xiujiang Li, S. Wu, M. Guerzoni, S. J. M. Peeters, Pasquale Arpaia, V. Nosov, J. Anstey, Craig E. Aalseth, Andrey Sokolov, Paolo Musico, Matteo Morrocchi, M. Cariello, E. Sanchez Garcia, T. Viant, A. Candela, M. Kuss, K. Kondo, S. Siddhanta, F. Edalatfar, G. Korga, M. Tuveri, A. A. Machado, C. Ghiano, B. R. Hackett, Gilda Scioli, I. J. Arnquist, C. Pellegrino, Giuseppe Longo, A. L. Renshaw, Valerio Ippolito, A. Moggi, F. Carnesecchi, L. Consiglio, Angelo Rivetti, S. Viel, Pierfranco Demontis, Andrea Alici, B. Harrop, O. Samoylov, P. Di Stefano, G. Bonfini, Piero Salatino, Richard M. Williams, G. Sobrero, M. Cadeddu, K. J. Keeter, Marco Grassi, A. Barrado Olmedo, E. Picciau, Ivone F. M. Albuquerque, S. Sanfilippo, Fausto Ortica, J. M. Cela Ruiz, C. Cicalò, T. Napolitano, P. N. Singh, Paolo Castello, S. Stracka, K. Fomenko, M. Zuffa, D. M. Asner, M. Lebois, B. Radics, L. Cifarelli, S. De Pasquale, Allen Seifert, Marisa Gulino, D. Marras, R. A. Giampaolo, J. Maricic, Michele Mascia, M. De Deo, M. Arba, S. Horikawa, I. D'Antone, S. M. Mari, A. S. Chepurnov, C. Filip, Mauro Citterio, Denis Korablev, E. Vázquez-Jáuregui, T. Miletic, Paolo Crivelli, J. Walding, G. Testera, Giuseppe Baldovino Suffritti, Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut Fédératif de Recherche en Sciences et Ingénierie de la Santé (IFRESIS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IFR143, Aalseth, C. E., Abdelhakim, S., Agnes, P., Ajaj, R., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alici, A., Alton, A. K., Amaudruz, P., Ameli, F., Anstey, J., Antonioli, P., Arba, M., Arcelli, S., Ardito, R., Arnquist, I. J., Arpaia, P., Asner, D. M., Asunskis, A., Ave, M., Back, H. O., Barbaryan, V., Barrado Olmedo, A., Batignani, G., Bisogni, M. G., Bocci, V., Bondar, A., Bonfini, G., Bonivento, W., Borisova, E., Bottino, B., Boulay, M. G., Bunker, R., Bussino, S., Buzulutskov, A., Cadeddu, M., Cadoni, M., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Cantini, C., Caravati, M., Cariello, M., Carnesecchi, F., Castellani, A., Castello, P., Cavalcante, P., Cavazza, D., Cavuoti, S., Cebrian, S., Cela Ruiz, J. M., Celano, B., Cereseto, R., Chashin, S., Cheng, W., Chepurnov, A., Cicalò, C., Cifarelli, L., Citterio, M., Coccetti, F., Cocco, V., Colocci, M., Conde Vilda, E., Consiglio, L., Cossio, F., Covone, G., Crivelli, P., D’Antone, I., D’Incecco, M., Da Rocha Rolo, M. D., Dadoun, O., Daniel, M., Davini, S., De Cecco, S., De Deo, M., De Falco, A., De Gruttola, D., De Guido, G., De Rosa, G., Dellacasa, G., Demontis, P., De Pasquale, S., Derbin, A. V., Devoto, A., Eusanio, F. Di, Di Noto, L., Di Pietro, G., Di Stefano, P., Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Downing, M., Edalatfar, F., Empl, A., Fernandez Diaz, M., Filip, C., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franceschi, A., Franco, D., Frolov, E., Froudakis, G. E., Funicello, N., Gabriele, F., Gabrieli, A., Galbiati, C., Garbini, M., Garcia Abia, P., Gascón Fora, D., Gendotti, A., Ghiano, C., Ghisi, A., Giampa, P., Giampaolo, R. A., Giganti, C., Giorgi, M. A., Giovanetti, G. K., Gligan, M. L., Gorchakov, O., Grab, M., Graciani Diaz, R., Grassi, M., Grate, J. W., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerra, M. B. B., Guerzoni, M., Gulino, M., Haaland, R. K., Hackett, B. R., Hallin, A., Haranczyk, M., Harrop, B., Hoppe, E. W., Horikawa, S., Hosseini, B., Hubaut, F., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ilyasov, A., Ippolito, V., Jillings, C., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I., Kondo, K., Kopp, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kugathasan, R., Kuss, M., La Commara, M., La Delfa, L., Lai, M., Lebois, M., Lehnert, B., Levashko, N., Li, X., Liqiang, Q., Lissia, M., Lodi, G. U., Longo, G., Lussana, R., Luzzi, L., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Manecki, S., Mapelli, L., Margotti, A., Mari, S. M., Mariani, M., Maricic, J., Marinelli, M., Marras, D., Martínez, M., Martinez Rojas, A. D., Mascia, M., Mason, J., Masoni, A., Mcdonald, A. B., Messina, A., 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., Nosov, V., Nowak, J. A., Oleinik, A., Oleynikov, V., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Palmas, S., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pazzona, F., Peeters, S., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Pelliccia, N., Perotti, F., Pesudo, V., Picciau, E., Pietropaolo, F., Pocar, A., Pollmann, T. R., Portaluppi, D., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D., Radics, B., Raffaelli, F., Ragusa, F., Razeti, M., Regenfus, C., Renshaw, A. L., Rescia, S., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Rode, J., Romani, A., Romero, L., Rossi, N., Rubbia, A., Sala, P., Salatino, P., Samoylov, O., Sánchez García, E., Sandford, E., Sanfilippo, S., Sant, M., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schlitzer, B., Scioli, G., Segreto, E., Seifert, A., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Siddhanta, S., Simeone, M., Singh, P. N., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sobrero, G., Sokolov, A., Sotnikov, A., Stainforth, R., Steri, A., Stracka, S., Strickland, V., Suffritti, G. B., Sulis, S., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Testera, G., Thorpe, T., Tonazzo, A., Tosi, A., Tuveri, M., Unzhakov, E. V., Usai, G., Vacca, A., Vázquez-Jáuregui, E., Viant, T., Viel, S., Villa, F., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wahl, J., Walding, J. J., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wheadon, R. J., Williams, R., Wilson, J., Wojcik, Ma. M., Wojcik, Ma., Wu, S., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zuffa, M., Zuzel, G., Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Aalseth C.E., Abdelhakim S., Agnes P., Ajaj R., Albuquerque I.F.M., Alexander T., Alici A., Alton A.K., Amaudruz P., Ameli F., Anstey J., Antonioli P., Arba M., Arcelli S., Ardito R., Arnquist I.J., Arpaia P., Asner D.M., Asunskis A., Ave M., Back H.O., Barbaryan V., Barrado Olmedo A., Batignani G., Bisogni M.G., Bocci V., Bondar A., Bonfini G., Bonivento W., Borisova E., Bottino B., Boulay M.G., Bunker R., Bussino S., Buzulutskov A., Cadeddu M., Cadoni M., Caminata A., Canci N., Candela A., Cantini C., Caravati M., Cariello M., Carnesecchi F., Castellani A., Castello P., Cavalcante P., Cavazza D., Cavuoti S., Cebrian S., Cela Ruiz J.M., Celano B., Cereseto R., Chashin S., Cheng W., Chepurnov A., Cicalo C., Cifarelli L., Citterio M., Coccetti F., Cocco V., Colocci M., Conde Vilda E., Consiglio L., Cossio F., Covone G., Crivelli P., D'Antone I., D'Incecco M., Da Rocha Rolo M.D., Dadoun O., Daniel M., Davini S., De Cecco S., De Deo M., De Falco A., De Gruttola D., De Guido G., De Rosa G., Dellacasa G., Demontis P., De Pasquale S., Derbin A.V., Devoto A., Eusanio F.D., Di Noto L., Di Pietro G., Di Stefano P., Dionisi C., Dolganov G., Dordei F., Downing M., Edalatfar F., Empl A., Fernandez Diaz M., Filip C., Fiorillo G., Fomenko K., Franceschi A., Franco D., Frolov E., Froudakis G.E., Funicello N., Gabriele F., Gabrieli A., Galbiati C., Garbini M., Garcia Abia P., Gascon Fora D., Gendotti A., Ghiano C., Ghisi A., Giampa P., Giampaolo R.A., Giganti C., Giorgi M.A., Giovanetti G.K., Gligan M.L., Gorchakov O., Grab M., Graciani Diaz R., Grassi M., Grate J.W., Grobov A., Gromov M., Guan M., Guerra M.B.B., Guerzoni M., Gulino M., Haaland R.K., Hackett B.R., Hallin A., Haranczyk M., Harrop B., Hoppe E.W., Horikawa S., Hosseini B., Hubaut F., Humble P., Hungerford E.V., Ianni A., Ilyasov A., Ippolito V., Jillings C., Keeter K., Kendziora C.L., Kochanek I., Kondo K., Kopp G., Korablev D., Korga G., Kubankin A., Kugathasan R., Kuss M., La Commara M., La Delfa L., Lai M., Lebois M., Lehnert B., Levashko N., Li X., Liqiang Q., Lissia M., Lodi G.U., Longo G., Lussana R., Luzzi L., Machado A.A., Machulin I.N., Mandarano A., Manecki S., Mapelli L., Margotti A., Mari S.M., Mariani M., Maricic J., Marinelli M., Marras D., Martinez M., Martinez Rojas A.D., Mascia M., Mason J., Masoni A., McDonald A.B., Messina A., 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., Nosov V., Nowak J.A., Oleinik A., Oleynikov V., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Palmas S., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Pazzona F., Peeters S., Pegoraro P.A., Pelczar K., Pellegrini L.A., Pellegrino C., Pelliccia N., Perotti F., Pesudo V., Picciau E., Pietropaolo F., Pocar A., Pollmann T.R., Portaluppi D., Poudel S.S., Pralavorio P., Price D., Radics B., Raffaelli F., Ragusa F., Razeti M., Regenfus C., Renshaw A.L., Rescia S., Rescigno M., Retiere F., Rignanese L.P., Ripoli C., Rivetti A., Rode J., Romani A., Romero L., Rossi N., Rubbia A., Sala P., Salatino P., Samoylov O., Sanchez Garcia E., Sandford E., Sanfilippo S., Sant M., Santone D., Santorelli R., Savarese C., Scapparone E., Schlitzer B., Scioli G., Segreto E., Seifert A., Semenov D.A., Shchagin A., Sheshukov A., Siddhanta S., Simeone M., Singh P.N., Skensved P., Skorokhvatov M.D., Smirnov O., Sobrero G., Sokolov A., Sotnikov A., Stainforth R., Steri A., Stracka S., Strickland V., Suffritti G.B., Sulis S., Suvorov Y., Szelc A.M., Tartaglia R., Testera G., Thorpe T., Tonazzo A., Tosi A., Tuveri M., Unzhakov E.V., Usai G., Vacca A., Vazquez-Jauregui E., Viant T., Viel S., Villa F., Vishneva A., Vogelaar R.B., Wahl J., Walding J.J., Wang H., Wang Y., Westerdale S., Wheadon R.J., Williams R., Wilson J., Wojcik M.M., Wojcik M., Wu S., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zuffa M., and Zuzel G.

Subjects
Physics - Instrumentation and Detectors, Physics and Astronomy (miscellaneous), Physics::Instrumentation and Detectors, 01 natural sciences, 7. Clean energy, High Energy Physics - Experiment, High Energy Physics - Experiment (hep-ex), darkside, cmos, [PHYS.HEXP]Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex], Detectors and Experimental Techniques, sipm, physics.ins-det, Physics, ESPALHAMENTO, Bremsstrahlung, neutrinos, Noble gas, Instrumentation and Detectors (physics.ins-det), argon, photoluminescence, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, physics, Particle Physics - Experiment, Astrophysics and Astronomy, Photomultiplier, SiPM readout two-phase argon detectors electroluminescence visible near infrared, FOS: Physical sciences, chemistry.chemical_element, lcsh:Astrophysics, physics, detector, cmos, dark matter, darkside, photoluminescence, sipm, radiation, neutrinos, argon, Electroluminescence, dark matter, Electron avalanche, Optics, Silicon photomultiplier, lcsh:QB460-466, 0103 physical sciences, lcsh:Nuclear and particle physics. Atomic energy. Radioactivity, 010306 general physics, Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM), Engineering (miscellaneous), Scintillation, Argon, detector, hep-ex, 010308 nuclear & particles physics, business.industry, radiation, chemistry, lcsh:QC770-798, SiPM, dual-phase TPC, Darkside-20k, business, astro-ph.IM
Abstract

Proportional electroluminescence (EL) in noble gases is used in two-phase detectors for dark matter searches to record (in the gas phase) the ionization signal induced by particle scattering in the liquid phase. The "standard" EL mechanism is considered to be due to noble gas excimer emission in the vacuum ultraviolet (VUV). In addition, there are two alternative mechanisms, producing light in the visible and near infrared (NIR) ranges. The first is due to bremsstrahlung of electrons scattered on neutral atoms ("neutral bremsstrahlung", NBrS). The second, responsible for electron avalanche scintillation in the NIR at higher electric fields, is due to transitions between excited atomic states. In this work, we have for the first time demonstrated two alternative techniques of the optical readout of two-phase argon detectors, in the visible and NIR range, using a silicon photomultiplier matrix and electroluminescence due to either neutral bremsstrahlung or avalanche scintillation. The amplitude yield and position resolution were measured for these readout techniques, which allowed to assess the detection threshold for electron and nuclear recoils in two-phase argon detectors for dark matter searches. To the best of our knowledge, this is the first practical application of the NBrS effect in detection science., Comment: 26 pages, 22 figures, 3 tables

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2021
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5. Design and construction of a new detector to measure ultra-low radioactive-isotope contamination of argon

Author

C.E. Aalseth, S. Abdelhakim, F. Acerbi, P. Agnes, R. Ajaj, I.F.M. Albuquerque, T. Alexander, A. Alici, A.K. Alton, P. Amaudruz, F. Ameli, J. Anstey, P. Antonioli, M. Arba, S. Arcelli, R. Ardito, I.J. Arnquist, P. Arpaia, D.M. Asner, A. Asunskis, M. Ave, H.O. Back, V. Barbaryan, A. Barrado Olmedo, G. Batignani, M.G. Bisogni, V. Bocci, A. Bondar, G. Bonfini, W. Bonivento, E. Borisova, B. Bottino, M.G. Boulay, R. Bunker, S. Bussino, A. Buzulutskov, M. Cadeddu, M. Cadoni, A. Caminata, N. Canci, A. Candela, C. Cantini, M. Caravati, M. Cariello, F. Carnesecchi, M. Carpinelli, A. Castellani, P. Castello, S. Catalanotti, V. Cataudella, P. Cavalcante, D. Cavazza, S. Cavuoti, S. Cebrian, J.M. Cela Ruiz, B. Celano, R. Cereseto, W. Cheng, A. Chepurnov, C. Cicalò, L. Cifarelli, M. Citterio, F. Coccetti, A.G. Cocco, V. Cocco, M. Colocci, L. Consiglio, F. Cossio, G. Covone, P. Crivelli, I. D'Antone, M. D'Incecco, D. D'Urso, M.D. Da Rocha Rolo, O. Dadoun, M. Daniel, S. Davini, A. De Candia, S. De Cecco, M. De Deo, A. De Falco, G. De Filippis, D. De Gruttola, G. De Guido, G. De Rosa, G. Dellacasa, P. Demontis, S. DePaquale, A.V. Derbin, A. Devoto, F. Di Eusanio, L. Di Noto, G. Di Pietro, P. Di Stefano, C. Dionisi, G. Dolganov, F. Dordei, M. Downing, F. Edalatfar, A. Empl, M. Fernandez Diaz, A. Ferri, C. Filip, G. Fiorillo, K. Fomenko, A. Franceschi, D. Franco, G.E. Froudakis, F. Gabriele, A. Gabrieli, C. Galbiati, M. Garbini, P. Garcia Abia, D. Gascón Fora, A. Gendotti, C. Ghiano, A. Ghisi, S. Giagu, P. Giampa, R.A. Giampaolo, C. Giganti, M.A. Giorgi, G.K. Giovanetti, M.L. Gligan, A. Gola, O. Gorchakov, M. Grab, R. Graciani Diaz, F. Granato, M. Grassi, J.W. Grate, G.Y. Grigoriev, A. Grobov, M. Gromov, M. Guan, M.B.B. Guerra, M. Guerzoni, M. Gulino, R.K. Haaland, B.R. Hackett, A. Hallin, B. Harrop, E.W. Hoppe, S. Horikawa, B. Hosseini, F. Hubaut, P. Humble, E.V. Hungerford, An. Ianni, A. Ilyasov, V. Ippolito, C. Jillings, K. Keeter, C.L. Kendziora, S. Kim, I. Kochanek, K. Kondo, G. Kopp, D. Korablev, G. Korga, A. Kubankin, R. Kugathasan, M. Kuss, M. Kuźniak, M. La Commara, L. La Delfa, M. Lai, S. Langrock, M. Lebois, B. Lehnert, N. Levashko, X. Li, Q. Liqiang, M. Lissia, G.U. Lodi, G. Longo, R. López Manzano, R. Lussana, L. Luzzi, A.A. Machado, I.N. Machulin, A. Mandarano, L. Mapelli, M. Marcante, A. Margotti, S.M. Mari, M. Mariani, J. Maricic, M. Marinelli, D. Marras, M. Martínez, J.J. Martínez Morales, A.D. Martinez Rojas, C.J. Martoff, M. Mascia, J. Mason, A. Masoni, A. Mazzi, A.B. McDonald, A. Messina, P.D. Meyers, T. Miletic, R. Milincic, A. Moggi, S. Moioli, J. Monroe, M. Morrocchi, T. Mroz, W. Mu, V.N. Muratova, S. Murphy, C. Muscas, P. Musico, R. Nania, T. Napolitano, A. Navrer Agasson, M. Nessi, I. Nikulin, A. Oleinik, V. Oleynikov, M. Orsini, F. Ortica, L. Pagani, M. Pallavicini, S. Palmas, L. Pandola, E. Pantic, E. Paoloni, G. Paternoster, F. Pazzona, S. Peeters, P.A. Pegoraro, K. Pelczar, L.A. Pellegrini, C. Pellegrino, N. Pelliccia, F. Perotti, V. Pesudo, E. Picciau, C. Piemonte, F. Pietropaolo, A. Pocar, T.R. Pollmann, D. Portaluppi, S.S. Poudel, P. Pralavorio, D. Price, B. Radics, F. Raffaelli, F. Ragusa, M. Razeti, A. Razeto, V. Regazzoni, C. Regenfus, A.L. Renshaw, S. Rescia, M. Rescigno, F. Retiere, L.P. Rignanese, A. Rivetti, A. Romani, L. Romero, N. Rossi, A. Rubbia, D. Sablone, P. Sala, P. Salatino, O. Samoylov, E. Sánchez García, S. Sanfilippo, M. Sant, D. Santone, R. Santorelli, C. Savarese, E. Scapparone, B. Schlitzer, G. Scioli, E. Segreto, A. Seifert, D.A. Semenov, A. Shchagin, A. Sheshukov, S. Siddhanta, M. Simeone, P.N. Singh, P. Skensved, M.D. Skorokhvatov, O. Smirnov, G. Sobrero, A. Sokolov, A. Sotnikov, R. Stainforth, A. Steri, S. Stracka, V. Strickland, G.B. Suffritti, S. Sulis, Y. Suvorov, A.M. Szelc, R. Tartaglia, G. Testera, T. Thorpe, A. Tonazzo, A. Tosi, M. Tuveri, E.V. Unzhakov, G. Usai, A. Vacca, E. Vázquez-Jáuregui, M. Verducci, T. Viant, S. Viel, F. Villa, A. Vishneva, R.B. Vogelaar, M. Wada, J. Wahl, J.J. Walding, H. Wang, Y. Wang, S. Westerdale, R.J. Wheadon, R. Williams, J. Wilson, Marcin Wojcik, Mariusz Wojcik, S. Wu, X. Xiao, C. Yang, Z. Ye, M. Zuffa, G. Zuzel, Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Fondazione Bruno Kessler [Trento, Italy] (FBK), Trento Institute for Fundamental Physics and Applications, Italy, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut Fédératif de Recherche en Sciences et Ingénierie de la Santé (IFRESIS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IFR143, University of Surrey (UNIS), Aalseth, C, Abdelhakim, S, Acerbi, F, Agnes, P, Ajaj, R, Albuquerque, I, Alexander, T, Alici, A, Alton, A, Amaudruz, P, Ameli, F, Anstey, J, Antonioli, P, Arba, M, Arcelli, S, Ardito, R, Arnquist, I, Arpaia, P, Asner, D, Asunskis, A, Ave, M, Back, H, Barbaryan, V, Barrado Olmedo, A, Batignani, G, Bisogni, M, Bocci, V, Bondar, A, Bonfini, G, Bonivento, W, Borisova, E, Bottino, B, Boulay, M, Bunker, R, Bussino, S, Buzulutskov, A, Cadeddu, M, Cadoni, M, Caminata, A, Canci, N, Candela, A, Cantini, C, Caravati, M, Cariello, M, Carnesecchi, F, Carpinelli, M, Castellani, A, Castello, P, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavazza, D, Cavuoti, S, Cebrian, S, Cela Ruiz, J, Celano, B, Cereseto, R, Cheng, W, Chepurnov, A, Cicalo, C, Cifarelli, L, Citterio, M, Coccetti, F, Cocco, A, Cocco, V, Colocci, M, Consiglio, L, Cossio, F, Covone, G, Crivelli, P, D'Antone, I, D'Incecco, M, D'Urso, D, da Rocha Rolo, M, Dadoun, O, 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 Noto, L, Di Pietro, G, Di Stefano, P, Dionisi, C, Dolganov, G, 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, Galbiati, C, Garbini, M, 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, Ilyasov, A, Ippolito, V, Jillings, C, 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, la Delfa, L, Lai, M, Langrock, S, Lebois, M, Lehnert, B, Levashko, N, Li, X, Liqiang, Q, Lissia, M, Lodi, G, Longo, G, Lopez Manzano, R, 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, M, Martinez Morales, J, Martinez Rojas, A, Martoff, C, Mascia, M, Mason, J, 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, Oleinik, A, Oleynikov, V, Orsini, M, Ortica, F, Pagani, L, Pallavicini, M, Palmas, S, Pandola, L, Pantic, E, Paoloni, E, Paternoster, G, Pazzona, F, Peeters, S, Pegoraro, P, Pelczar, K, Pellegrini, L, Pellegrino, C, Pelliccia, N, Perotti, F, Pesudo, V, Picciau, E, Piemonte, C, Pietropaolo, F, Pocar, A, Pollmann, T, Portaluppi, D, Poudel, S, Pralavorio, P, Price, D, Radics, B, Raffaelli, F, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Regazzoni, V, Regenfus, C, Renshaw, A, Rescia, S, Rescigno, M, Retiere, F, Rignanese, L, 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, Santorelli, R, Savarese, C, Scapparone, E, Schlitzer, B, Scioli, G, Segreto, E, Seifert, A, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Siddhanta, S, Simeone, M, Singh, P, Skensved, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sobrero, G, Sokolov, A, Sotnikov, A, Stainforth, R, Steri, A, Stracka, S, Strickland, V, Suffritti, G, Sulis, S, Suvorov, Y, Szelc, A, Tartaglia, R, Testera, G, Thorpe, T, Tonazzo, A, Tosi, A, Tuveri, M, 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, Zuffa, M, Zuzel, G, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut Fédératif de Recherche en Sciences et Ingénierie de la Santé (IFRESIS), Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne (ENSM ST-ETIENNE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Aalseth, C. E., Abdelhakim, S., Acerbi, F., Agnes, P., Ajaj, R., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alici, A., Alton, A. K., Amaudruz, P., Ameli, F., Anstey, J., Antonioli, P., Arba, M., Arcelli, S., Ardito, R., Arnquist, I. J., Arpaia, P., Asner, D. M., Asunskis, A., Ave, M., Back, H. O., Barbaryan, V., Olmedo, A. Barrado, Batignani, G., Bisogni, M. G., Bocci, V., Bondar, A., Bonfini, G., Bonivento, W., Borisova, E., Bottino, B., Boulay, M. G., Bunker, R., Bussino, S., Buzulutskov, A., Cadeddu, M., Cadoni, M., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Cantini, C., Caravati, M., Cariello, M., Carnesecchi, F., Carpinelli, M., Castellani, A., Castello, P., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavazza, D., Cavuoti, S., Cebrian, S., Ruiz, J. M. Cela, Celano, B., Cereseto, R., Cheng, W., Chepurnov, A., Cicalò, C., Cifarelli, L., Citterio, M., Coccetti, F., Cocco, A. G., Cocco, V., Colocci, M., Consiglio, L., Cossio, F., Covone, G., Crivelli, P., D'Antone, I., D'Incecco, M., D'Urso, D., Rolo, M. D. Da Rocha, Dadoun, O., Daniel, M., Davini, S., Candia, A. De, Cecco, S. De, Deo, M. De, Falco, A. De, Filippis, G. De, Gruttola, D. De, Guido, G. De, Rosa, G. De, Dellacasa, G., Demontis, P., Depaquale, S., Derbin, A. V., Devoto, A., Eusanio, F. Di, Noto, L. Di, Pietro, G. Di, Stefano, P. Di, Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Downing, M., Edalatfar, F., Empl, A., Diaz, M. Fernandez, Ferri, A., Filip, C., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franceschi, A., Franco, D., Froudakis, G. E., Gabriele, F., Gabrieli, A., Galbiati, C., Garbini, M., Abia, P. Garcia, Fora, D. Gascón, 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., Diaz, R. Graciani, 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., Ilyasov, A., Ippolito, V., Jillings, C., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kim, S., Kochanek, I., Kondo, K., Kopp, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kugathasan, R., Kuss, M., Kuźniak, M., Commara, M. La, Delfa, L. La, Lai, M., Langrock, S., Lebois, M., Lehnert, B., Levashko, N., Li, X., Liqiang, Q., Lissia, M., Lodi, G. U., Longo, G., Manzano, R. López, 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., Martínez, M., Morales, J. J. Martínez, Rojas, A. D. Martinez, Martoff, C. J., Mascia, M., Mason, J., 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., Agasson, A. Navrer, Nessi, M., Nikulin, I., Oleinik, A., Oleynikov, V., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Palmas, S., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pazzona, F., Peeters, S., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Pelliccia, N., Perotti, F., Pesudo, V., Picciau, E., Piemonte, C., Pietropaolo, F., Pocar, A., Pollmann, T. R., Portaluppi, D., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D., Radics, B., Raffaelli, F., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Regazzoni, V., Regenfus, C., Renshaw, A. L., Rescia, S., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Rivetti, A., Romani, A., Romero, L., Rossi, N., Rubbia, A., Sablone, D., Sala, P., Salatino, P., Samoylov, O., García, E. Sánchez, Sanfilippo, S., Sant, M., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schlitzer, B., Scioli, G., Segreto, E., Seifert, A., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Siddhanta, S., Simeone, M., Singh, P. N., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sobrero, G., Sokolov, A., Sotnikov, A., Stainforth, R., Steri, A., Stracka, S., Strickland, V., Suffritti, G. B., Sulis, S., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Testera, G., Thorpe, T., Tonazzo, A., Tosi, A., Tuveri, M., Unzhakov, E. V., Usai, G., Vacca, A., Vázquez-Jáuregui, 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, Marcin, Wojcik, Mariusz, Wu, S., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zuffa, M., Zuzel, G., Aalseth C.E., Abdelhakim S., Acerbi F., Agnes P., Ajaj R., Albuquerque I.F.M., Alexander T., Alici A., Alton A.K., Amaudruz P., Ameli F., Anstey J., Antonioli P., Arba M., Arcelli S., Ardito R., Arnquist I.J., Arpaia P., Asner D.M., Asunskis A., Ave M., Back H.O., Barbaryan V., Barrado Olmedo A., Batignani G., Bisogni M.G., Bocci V., Bondar A., Bonfini G., Bonivento W., Borisova E., Bottino B., Boulay M.G., Bunker R., Bussino S., Buzulutskov A., Cadeddu M., Cadoni M., Caminata A., Canci N., Candela A., Cantini C., Caravati M., Cariello M., Carnesecchi F., Carpinelli M., Castellani A., Castello P., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavazza D., Cavuoti S., Cebrian S., Cela Ruiz J.M., Celano B., Cereseto R., Cheng W., Chepurnov A., Cicalo C., Cifarelli L., Citterio M., Coccetti F., Cocco A.G., Cocco V., Colocci M., Consiglio L., Cossio F., Covone G., Crivelli P., D'Antone I., D'Incecco M., D'Urso D., da Rocha Rolo M.D., Dadoun O., 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 Noto L., Di Pietro G., Di Stefano P., Dionisi C., Dolganov G., 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., Galbiati C., Garbini M., 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., Ilyasov A., Ippolito V., Jillings C., 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., la Delfa L., Lai M., Langrock S., Lebois M., Lehnert B., Levashko N., Li X., Liqiang Q., Lissia M., Lodi G.U., Longo G., Lopez Manzano R., 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 M., Martinez Morales J.J., Martinez Rojas A.D., Martoff C.J., Mascia M., Mason J., 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., Oleinik A., Oleynikov V., Orsini M., Ortica F., Pagani L., Pallavicini M., Palmas S., Pandola L., Pantic E., Paoloni E., Paternoster G., Pazzona F., Peeters S., Pegoraro P.A., Pelczar K., Pellegrini L.A., Pellegrino C., Pelliccia N., Perotti F., Pesudo V., Picciau E., Piemonte C., Pietropaolo F., Pocar A., Pollmann T.R., Portaluppi D., Poudel S.S., Pralavorio P., Price D., Radics B., Raffaelli F., Ragusa F., Razeti M., Razeto A., Regazzoni V., Regenfus C., Renshaw A.L., Rescia S., Rescigno M., Retiere F., Rignanese L.P., 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., Santorelli R., Savarese C., Scapparone E., Schlitzer B., Scioli G., Segreto E., Seifert A., Semenov D.A., Shchagin A., Sheshukov A., Siddhanta S., Simeone M., Singh P.N., Skensved P., Skorokhvatov M.D., Smirnov O., Sobrero G., Sokolov A., Sotnikov A., Stainforth R., Steri A., Stracka S., Strickland V., Suffritti G.B., Sulis S., Suvorov Y., Szelc A.M., Tartaglia R., Testera G., Thorpe T., Tonazzo A., Tosi A., Tuveri M., 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., Zuffa M., Zuzel G., Barrado Olmedo, A., Cela Ruiz, J. M., Da Rocha Rolo, M. D., De Candia, A., De Cecco, S., De Deo, M., De Falco, A., De Filippis, G., De Gruttola, D., De Guido, G., De Rosa, G., Di Eusanio, F., Di Noto, L., Di Pietro, G., Di Stefano, P., Fernandez Diaz, M., Garcia Abia, P., Gascón Fora, D., Graciani Diaz, R., La Commara, M., La Delfa, L., López Manzano, R., Martínez Morales, J. J., Martinez Rojas, A. D., Navrer Agasson, A., Sánchez García, E., and Szelcc, A. M.

Subjects
Physics - Instrumentation and Detectors, gas and liquid scintillators), axions, Physics::Instrumentation and Detectors, Noble liquid detectors (scintillation, ionization, double-phase), 01 natural sciences, 030218 nuclear medicine & medical imaging, Dark Matter detectors (WIMPs, axions, etc.), 0302 clinical medicine, Recoil, Noble liquid detectors (scintillation, ionization, double-phase), Dark Matter detectors (WIMPs, axions, etc.), Cryogenic detectors, Scintillators, scintillation and light emission processes (solid, gas and liquid scintillators), Noble liquid detectors (scintillation, Cryogenic detectors, Scintillation and light emission processes (solid, gas, liquid scintillators), Scintillators, etc.), [PHYS.HEXP]Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex], Detectors and Experimental Techniques, physics.ins-det, Instrumentation, Mathematical Physics, Physics, Scintillation and light emission processes (solid, Time projection chamber, Detector, Instrumentation and Detectors (physics.ins-det), double-phase), Dark Matter detectors(WIMPs, axions, etc.), Scintillators, scintillation and light emission processes(solid, gas and liquid scintillators), scintillation and light emission processes(solid, Weakly interacting massive particles, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Astrophysics and Astronomy, Dark matter, Cryogenic detector, chemistry.chemical_element, FOS: Physical sciences, Nuclear physics, 03 medical and health sciences, gas, ionization, 0103 physical sciences, liquid scintillators), Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM), Dark Matter detectors (WIMPs, Argon, 010308 nuclear & particles physics, Canfranc Underground Laboratory, Scintillator, Dark Matter detectors(WIMPs, chemistry, astro-ph.IM, ArDM
Abstract

Large liquid argon detectors offer one of the best avenues for the detection of galactic weakly interacting massive particles (WIMPs) via their scattering on atomic nuclei. The liquid argon target allows exquisite discrimination between nuclear and electron recoil signals via pulse-shape discrimination of the scintillation signals. Atmospheric argon (AAr), however, has a naturally occurring radioactive isotope, $^{39}$Ar, a $\beta$ emitter of cosmogenic origin. For large detectors, the atmospheric $^{39}$Ar activity poses pile-up concerns. The use of argon extracted from underground wells, deprived of $^{39}$Ar, is key to the physics potential of these experiments. The DarkSide-20k dark matter search experiment will operate a dual-phase time projection chamber with 50 tonnes of radio-pure underground argon (UAr), that was shown to be depleted of $^{39}$Ar with respect to AAr by a factor larger than 1400. Assessing the $^{39}$Ar content of the UAr during extraction is crucial for the success of DarkSide-20k, as well as for future experiments of the Global Argon Dark Matter Collaboration (GADMC). This will be carried out by the DArT in ArDM experiment, a small chamber made with extremely radio-pure materials that will be placed at the centre of the ArDM detector, in the Canfranc Underground Laboratory (LSC) in Spain. The ArDM LAr volume acts as an active veto for background radioactivity, mostly $\gamma$-rays from the ArDM detector materials and the surrounding rock. This article describes the DArT in ArDM project, including the chamber design and construction, and reviews the background required to achieve the expected performance of the detector., Comment: 13 pages, 8 figures. Corresponding author: E. S\'anchez Garc\'ia

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2020
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6. DarkSide-50 results and the future liquid argon dark matter program

Author

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., Cicalò, 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., Candia, A., Cecco, S., Deo, M., Falco, A., Filippis, G., Gruttola, D., Guido, G., 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., Gascón 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., Jocelyn Monroe, 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., Sànchez Garcìa, 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., Vázquez-Jáuregui, 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. 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, and Zuzel, G

Subjects
Physics, Particle physics, Time projection chamber, Argon, Dark matter, Detector, chemistry.chemical_element, Galaxie, Germanium compound, Silicon photomultiplier, WIMP, chemistry, Dark Matter, Neutrino, Low Mass, Liquefied gases
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

7. 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

8. Design and construction of a new detector to measure ultra-low radioactive-isotope contamination of argon

Author

Aalseth, C.E., primary, Abdelhakim, S., additional, Acerbi, F., additional, Agnes, P., additional, Ajaj, R., additional, Albuquerque, I.F.M., additional, Alexander, T., additional, Alici, A., additional, Alton, A.K., additional, Amaudruz, P., additional, Ameli, F., additional, Anstey, J., additional, Antonioli, P., additional, Arba, M., additional, Arcelli, S., additional, Ardito, R., additional, Arnquist, I.J., additional, Arpaia, P., additional, Asner, D.M., additional, Asunskis, A., additional, Ave, M., additional, Back, H.O., additional, Barbaryan, V., additional, Olmedo, A. Barrado, additional, Batignani, G., additional, Bisogni, M.G., additional, Bocci, V., additional, Bondar, A., additional, Bonfini, G., additional, Bonivento, W., additional, Borisova, E., additional, Bottino, B., additional, Boulay, M.G., additional, Bunker, R., additional, Bussino, S., additional, Buzulutskov, A., additional, Cadeddu, M., additional, Cadoni, M., additional, Caminata, A., additional, Canci, N., additional, Candela, A., additional, Cantini, C., additional, Caravati, M., additional, Cariello, M., additional, Carnesecchi, F., additional, Carpinelli, M., additional, Castellani, A., additional, Castello, P., additional, Catalanotti, S., additional, Cataudella, V., additional, Cavalcante, P., additional, Cavazza, D., additional, Cavuoti, S., additional, Cebrian, S., additional, Ruiz, J.M. Cela, additional, Celano, B., additional, Cereseto, R., additional, Cheng, W., additional, Chepurnov, A., additional, Cicalò, C., additional, Cifarelli, L., additional, Citterio, M., additional, Coccetti, F., additional, Cocco, A.G., additional, Cocco, V., additional, Colocci, M., additional, Consiglio, L., additional, Cossio, F., additional, Covone, G., additional, Crivelli, P., additional, D'Antone, I., additional, D'Incecco, M., additional, D'Urso, D., additional, Rolo, M.D. Da Rocha, additional, Dadoun, O., additional, Daniel, M., additional, Davini, S., additional, Candia, A. De, additional, Cecco, S. De, additional, Deo, M. De, additional, Falco, A. De, additional, Filippis, G. De, additional, Gruttola, D. De, additional, Guido, G. De, additional, Rosa, G. De, additional, Dellacasa, G., additional, Demontis, P., additional, DePaquale, S., additional, Derbin, A.V., additional, Devoto, A., additional, Eusanio, F. Di, additional, Noto, L. Di, additional, Pietro, G. Di, additional, Stefano, P. Di, additional, Dionisi, C., additional, Dolganov, G., additional, Dordei, F., additional, Downing, M., additional, Edalatfar, F., additional, Empl, A., additional, Diaz, M. Fernandez, additional, Ferri, A., additional, Filip, C., additional, Fiorillo, G., additional, Fomenko, K., additional, Franceschi, A., additional, Franco, D., additional, Froudakis, G.E., additional, Gabriele, F., additional, Gabrieli, A., additional, Galbiati, C., additional, Garbini, M., additional, Abia, P. Garcia, additional, Fora, D. Gascón, additional, Gendotti, A., additional, Ghiano, C., additional, Ghisi, A., additional, Giagu, S., additional, Giampa, P., additional, Giampaolo, R.A., additional, Giganti, C., additional, Giorgi, M.A., additional, Giovanetti, G.K., additional, Gligan, M.L., additional, Gola, A., additional, Gorchakov, O., additional, Grab, M., additional, Diaz, R. Graciani, additional, Granato, F., additional, Grassi, M., additional, Grate, J.W., additional, Grigoriev, G.Y., additional, Grobov, A., additional, Gromov, M., additional, Guan, M., additional, Guerra, M.B.B., additional, Guerzoni, M., additional, Gulino, M., additional, Haaland, R.K., additional, Hackett, B.R., additional, Hallin, A., additional, Harrop, B., additional, Hoppe, E.W., additional, Horikawa, S., additional, Hosseini, B., additional, Hubaut, F., additional, Humble, P., additional, Hungerford, E.V., additional, Ianni, An., additional, Ilyasov, A., additional, Ippolito, V., additional, Jillings, C., additional, Keeter, K., additional, Kendziora, C.L., additional, Kim, S., additional, Kochanek, I., additional, Kondo, K., additional, Kopp, G., additional, Korablev, D., additional, Korga, G., additional, Kubankin, A., additional, Kugathasan, R., additional, Kuss, M., additional, Kuźniak, M., additional, Commara, M. La, additional, Delfa, L. La, additional, Lai, M., additional, Langrock, S., additional, Lebois, M., additional, Lehnert, B., additional, Levashko, N., additional, Li, X., additional, Liqiang, Q., additional, Lissia, M., additional, Lodi, G.U., additional, Longo, G., additional, Manzano, R. López, additional, Lussana, R., additional, Luzzi, L., additional, Machado, A.A., additional, Machulin, I.N., additional, Mandarano, A., additional, Mapelli, L., additional, Marcante, M., additional, Margotti, A., additional, Mari, S.M., additional, Mariani, M., additional, Maricic, J., additional, Marinelli, M., additional, Marras, D., additional, Martínez, M., additional, Morales, J.J. Martínez, additional, Rojas, A.D. Martinez, additional, Martoff, C.J., additional, Mascia, M., additional, Mason, J., additional, Masoni, A., additional, Mazzi, A., additional, McDonald, A.B., additional, Messina, A., additional, Meyers, P.D., additional, Miletic, T., additional, Milincic, R., additional, Moggi, A., additional, Moioli, S., additional, Monroe, J., additional, Morrocchi, M., additional, Mroz, T., additional, Mu, W., additional, Muratova, V.N., additional, Murphy, S., additional, Muscas, C., additional, Musico, P., additional, Nania, R., additional, Napolitano, T., additional, Agasson, A. Navrer, additional, Nessi, M., additional, Nikulin, I., additional, Oleinik, A., additional, Oleynikov, V., additional, Orsini, M., additional, Ortica, F., additional, Pagani, L., additional, Pallavicini, M., additional, Palmas, S., additional, Pandola, L., additional, Pantic, E., additional, Paoloni, E., additional, Paternoster, G., additional, Pazzona, F., additional, Peeters, S., additional, Pegoraro, P.A., additional, Pelczar, K., additional, Pellegrini, L.A., additional, Pellegrino, C., additional, Pelliccia, N., additional, Perotti, F., additional, Pesudo, V., additional, Picciau, E., additional, Piemonte, C., additional, Pietropaolo, F., additional, Pocar, A., additional, Pollmann, T.R., additional, Portaluppi, D., additional, Poudel, S.S., additional, Pralavorio, P., additional, Price, D., additional, Radics, B., additional, Raffaelli, F., additional, Ragusa, F., additional, Razeti, M., additional, Razeto, A., additional, Regazzoni, V., additional, Regenfus, C., additional, Renshaw, A.L., additional, Rescia, S., additional, Rescigno, M., additional, Retiere, F., additional, Rignanese, L.P., additional, Rivetti, A., additional, Romani, A., additional, Romero, L., additional, Rossi, N., additional, Rubbia, A., additional, Sablone, D., additional, Sala, P., additional, Salatino, P., additional, Samoylov, O., additional, García, E. Sánchez, additional, Sanfilippo, S., additional, Sant, M., additional, Santone, D., additional, Santorelli, R., additional, Savarese, C., additional, Scapparone, E., additional, Schlitzer, B., additional, Scioli, G., additional, Segreto, E., additional, Seifert, A., additional, Semenov, D.A., additional, Shchagin, A., additional, Sheshukov, A., additional, Siddhanta, S., additional, Simeone, M., additional, Singh, P.N., additional, Skensved, P., additional, Skorokhvatov, M.D., additional, Smirnov, O., additional, Sobrero, G., additional, Sokolov, A., additional, Sotnikov, A., additional, Stainforth, R., additional, Steri, A., additional, Stracka, S., additional, Strickland, V., additional, Suffritti, G.B., additional, Sulis, S., additional, Suvorov, Y., additional, Szelc, A.M., additional, Tartaglia, R., additional, Testera, G., additional, Thorpe, T., additional, Tonazzo, A., additional, Tosi, A., additional, Tuveri, M., additional, Unzhakov, E.V., additional, Usai, G., additional, Vacca, A., additional, Vázquez-Jáuregui, E., additional, Verducci, M., additional, Viant, T., additional, Viel, S., additional, Villa, F., additional, Vishneva, A., additional, Vogelaar, R.B., additional, Wada, M., additional, Wahl, J., additional, Walding, J.J., additional, Wang, H., additional, Wang, Y., additional, Westerdale, S., additional, Wheadon, R.J., additional, Williams, R., additional, Wilson, J., additional, Wojcik, Marcin, additional, Wojcik, Mariusz, additional, Wu, S., additional, Xiao, X., additional, Yang, C., additional, Ye, Z., additional, Zuffa, M., additional, and Zuzel, G., additional

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2020
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