1. Constraints on Sub-GeV Dark-Matter-Electron Scattering from the DarkSide-50 Experiment
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Agnes, P, Albuquerque, I, Alexander, T, Alton, A, Araujo, G, Asner, D, Ave, M, Back, H, Baldin, B, 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, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Cereseto, R, Chepurnov, A, Cicalò, 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, Demontis, P, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, Di Pietro, G, Dionisi, C, Downing, M, Edkins, E, Empl, A, Fan, A, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franco, D, Gabriele, F, Gabrieli, A, 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, Hassanshahi, M, Herner, K, Hosseini, B, Hughes, D, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, James, I, Johnson, T, Kahn, Y, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Koh, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, La Commara, M, Lai, M, Li, X, Lisanti, M, Lissia, M, Loer, B, Longo, G, Ma, Y, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Martoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Mishra-Sharma, S, 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, Pazzona, F, Pelczar, K, Pelliccia, N, Pesudo, V, Picciau, E, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Pugachev, D, Qian, H, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Reinhold, B, Renshaw, A, Rescigno, M, Riffard, Q, Romani, A, Rossi, B, Rossi, N, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Sanfilippo, S, Sant, M, Santorelli, R, Savarese, C, Scapparone, E, Schlitzer, B, Segreto, E, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Singh, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stanford, C, Stracka, S, Suffritti, G, 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, Zichichi, A, Zuzel, G, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Araujo, G. R., Asner, D. M., Ave, M., Back, H. O., Baldin, B., 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., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cereseto, R., Chepurnov, A., Cicalò, 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., Demontis, P., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Dionisi, C., Downing, M., Edkins, E., Empl, A., Fan, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Gabriele, F., Gabrieli, A., 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., Hassanshahi, M. H., Herner, K., Hosseini, B., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, Al., Ianni, An., Ippolito, V., James, I., Johnson, T. N., Kahn, Y., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lisanti, M., Lissia, M., Loer, B., Longo, G., Ma, Y., 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., Mishra-Sharma, S., 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., Pazzona, F., 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., Reinhold, B., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Riffard, Q., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sant, M., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., 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., Suffritti, G. B., 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., Wojcik, M., Xiang, X., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zhu, C., Zichichi, A., Zuzel, G., Agnes, P, Albuquerque, I, Alexander, T, Alton, A, Araujo, G, Asner, D, Ave, M, Back, H, Baldin, B, 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, Cariello, M, Carlini, M, Carpinelli, M, Catalanotti, S, Cataudella, V, Cavalcante, P, Cavuoti, S, Cereseto, R, Chepurnov, A, Cicalò, 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, Demontis, P, Derbin, A, Devoto, A, Di Eusanio, F, Di Pietro, G, Dionisi, C, Downing, M, Edkins, E, Empl, A, Fan, A, Fiorillo, G, Fomenko, K, Franco, D, Gabriele, F, Gabrieli, A, 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, Hassanshahi, M, Herner, K, Hosseini, B, Hughes, D, Humble, P, Hungerford, E, Ianni, A, Ippolito, V, James, I, Johnson, T, Kahn, Y, Keeter, K, Kendziora, C, Kochanek, I, Koh, G, Korablev, D, Korga, G, Kubankin, A, Kuss, M, La Commara, M, Lai, M, Li, X, Lisanti, M, Lissia, M, Loer, B, Longo, G, Ma, Y, Machado, A, Machulin, I, Mandarano, A, Mapelli, L, Mari, S, Maricic, J, Martoff, C, Messina, A, Meyers, P, Milincic, R, Mishra-Sharma, S, 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, Pazzona, F, Pelczar, K, Pelliccia, N, Pesudo, V, Picciau, E, Pocar, A, Pordes, S, Poudel, S, Pugachev, D, Qian, H, Ragusa, F, Razeti, M, Razeto, A, Reinhold, B, Renshaw, A, Rescigno, M, Riffard, Q, Romani, A, Rossi, B, Rossi, N, Sablone, D, Samoylov, O, Sands, W, Sanfilippo, S, Sant, M, Santorelli, R, Savarese, C, Scapparone, E, Schlitzer, B, Segreto, E, Semenov, D, Shchagin, A, Sheshukov, A, Singh, P, Skorokhvatov, M, Smirnov, O, Sotnikov, A, Stanford, C, Stracka, S, Suffritti, G, 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, Zichichi, A, Zuzel, G, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Araujo, G. R., Asner, D. M., Ave, M., Back, H. O., Baldin, B., 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., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cereseto, R., Chepurnov, A., Cicalò, 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., Demontis, P., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Dionisi, C., Downing, M., Edkins, E., Empl, A., Fan, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Gabriele, F., Gabrieli, A., 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., Hassanshahi, M. H., Herner, K., Hosseini, B., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, Al., Ianni, An., Ippolito, V., James, I., Johnson, T. N., Kahn, Y., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lisanti, M., Lissia, M., Loer, B., Longo, G., Ma, Y., 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., Mishra-Sharma, S., 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., Pazzona, F., 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., Reinhold, B., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Riffard, Q., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sant, M., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., 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., Suffritti, G. B., 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., Wojcik, M., Xiang, X., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zhu, C., Zichichi, A., and Zuzel, G.
- Abstract
We present new constraints on sub-GeV dark-matter particles scattering off electrons based on 6780.0 kg d of data collected with the DarkSide-50 dual-phase argon time projection chamber. This analysis uses electroluminescence signals due to ionized electrons extracted from the liquid argon target. The detector has a very high trigger probability for these signals, allowing for an analysis threshold of three extracted electrons, or approximately 0.05 keVee. We calculate the expected recoil spectra for dark matter-electron scattering in argon and, under the assumption of momentum-independent scattering, improve upon existing limits from XENON10 for dark-matter particles with masses between 30 and 100 MeV/c2.
- Published
- 2018