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1. Benchmarking the design of the cryogenics system for the underground argon in DarkSide-20k

Author: Collaboration, DarkSide-20k, Acerbi, F., Adhikari, P., Agnes, P., Ahmad, I., Albergo, S., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Amaudruz, P., Angiolilli, M., Aprile, E., Ardito, R., Corona, M. Atzori, Auty, D. J., Ave, M., Avetisov, I. C., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Olmedo, A. Barrado, Barrillon, P., Batignani, G., Bhowmick, P., Blua, S., Bocci, V., Bonivento, W., Bottino, B., Boulay, M. G., Buchowicz, A., Bussino, S., Busto, J., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calabrese, R., Camillo, V., Caminata, A., Canci, N., Capra, A., Caravati, M., Cárdenas-Montes, M., Cargioli, N., Carlini, M., Castellani, A., Castello, P., Cavalcante, P., Cebrian, S., Ruiz, J. Cela, Chashin, S., Chepurnov, A., Cifarelli, L., Cintas, D., Citterio, M., Cleveland, B., Coadou, Y., Cocco, V., Colaiuda, D., Vilda, E. Conde, Consiglio, L., Costa, B. S., Czubak, M., D'Aniello, M., D'Auria, S., Rolo, M. D. Da Rocha, Darbo, G., Davini, S., De Cecco, S., De Guido, G., Dellacasa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Capua, F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Di Stefano, P., Dias, L. K., Mairena, D. Díaz, Ding, X., Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Dronik, V., Elersich, A., Ellingwood, E., Erjavec, T., Diaz, M. Fernandez, Ficorella, A., Fiorillo, G., Franchini, P., Franco, D., Gatti, H. Frandini, Frolov, E., Gabriele, F., Gahan, D., Galbiati, C., Galiński, G., Gallina, G., Gallus, G., Garbini, M., Abia, P. Garcia, Gawdzik, A., Gendotti, A., Ghisi, A., Giovanetti, G. K., Casanueva, V. Goicoechea, Gola, A., Grandi, L., Grauso, G., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A., Hamer, A., Haranczyk, M., Harrop, B., Hessel, T., Hill, S., Horikawa, S., Hu, J., Hubaut, F., Hucker, J., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, A., Ippolito, V., Jamil, A., Jillings, C., Jois, S., Kachru, P., Keloth, R., Kemmerich, N., Kemp, A., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kish, A., Kondo, K., Korga, G., Kotsiopoulou, L., Koulosousas, S., Kubankin, A., Kunzé, P., Kuss, M., Kuźniak, M., Kuzwa, M., La Commara, M., Lai, M., Guirriec, E. Le, Leason, E., Leoni, A., Lidey, L., Lissia, M., Luzzi, L., Lychagina, O., Macfadyen, O., Machulin, I. N., Manecki, S., Manthos, I., Mapelli, L., Marasciulli, A., Mari, S. M., Mariani, C., Maricic, J., Martinez, M., Martoff, C. J., Matteucci, G., Mavrokoridis, K., McDonald, A. B., Mclaughlin, J., Merzi, S., Messina, A., Milincic, R., Minutoli, S., Mitra, A., Moharana, A., Moioli, S., Monroe, J., Moretti, E., Morrocchi, M., Mroz, T., Muratova, V. N., Murphy, M., Murra, M., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Nessi, M., Nieradka, G., Nikolopoulos, K., Nikoloudaki, E., Nowak, J., Olchanski, K., Oleinik, A., Oleynikov, V., Organtini, P., de Solórzano, A. Ortiz, Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Papi, D., Pastuszak, G., Paternoster, G., Peck, A., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Perez, R., Perotti, F., Pesudo, V., Piacentini, S. I., Pino, N., Plante, G., Pocar, A., Poehlmann, M., Pordes, S., Pralavorio, P., Price, D., Puglia, S., Bazetto, M. Queiroga, Ragusa, F., Ramachers, Y., Ramirez, A., Ravinthiran, S., Razeti, M., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Rivetti, A., Roberts, A., Roberts, C., Rogers, G., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Rudik, D., Sabia, M., Salomone, P., Samoylov, O., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Santos, E. M., Savarese, C., Scapparone, E., Schillaci, G., Schuckman II, F. G., Scioli, G., Semenov, D. A., Shalamova, V., Sheshukov, A., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Smirnova, T., Smith, B., Sotnikov, A., Spadoni, F., Spangenberg, M., Stefanizzi, R., Steri, A., Stornelli, V., Stracka, S., Sulis, S., Sung, A., Sunny, C., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Taborda, O., Tartaglia, R., Taylor, A., Taylor, J., Tedesco, S., Testera, G., Thieme, K., Thompson, A., Thorpe, T. N., Tonazzo, A., Torres-Lara, S., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., Vallivilayil, T. J., Van Uffelen, M., Velazquez-Fernandez, L., Viant, T., Viel, S., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Vossebeld, J., Vyas, B., Wada, M., Walczak, M. B., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Williams, L., Wojaczyński, R., Wojcik, M., Wojcik, M. M., Wright, T., Xiao, X., Xie, Y., Yang, C., Yin, J., Zabihi, A., Zakhary, P., Zani, A., Zhang, Y., Zhu, T., Zichichi, A., Zuzel, G., and Zykova, M. P.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, High Energy Physics - Experiment
Abstract: DarkSide-20k (DS-20k) is a dark matter detection experiment under construction at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) in Italy. It utilises ~100 t of low radioactivity argon from an underground source (UAr) in its inner detector, with half serving as target in a dual-phase time projection chamber (TPC). The UAr cryogenics system must maintain stable thermodynamic conditions throughout the experiment's lifetime of >10 years. Continuous removal of impurities and radon from the UAr is essential for maximising signal yield and mitigating background. We are developing an efficient and powerful cryogenics system with a gas purification loop with a target circulation rate of 1000 slpm. Central to its design is a condenser operated with liquid nitrogen which is paired with a gas heat exchanger cascade, delivering a combined cooling power of >8 kW. Here we present the design choices in view of the DS-20k requirements, in particular the condenser's working principle and the cooling control, and we show test results obtained with a dedicated benchmarking platform at CERN and LNGS. We find that the thermal efficiency of the recirculation loop, defined in terms of nitrogen consumption per argon flow rate, is 95 % and the pressure in the test cryostat can be maintained within $\pm$(0.1-0.2) mbar. We further detail a 5-day cool-down procedure of the test cryostat, maintaining a cooling rate typically within -2 K/h, as required for the DS-20k inner detector. Additionally, we assess the circuit's flow resistance, and the heat transfer capabilities of two heat exchanger geometries for argon phase change, used to provide gas for recirculation. We conclude by discussing how our findings influence the finalisation of the system design, including necessary modifications to meet requirements and ongoing testing activities., Comment: 45 pages, 24 figures
Published: 2024

2. DarkSide-20k sensitivity to light dark matter particles

Author: Collaboration, DarkSide-20k, Acerbi, F., Adhikari, P., Agnes, P., Ahmad, I., Albergo, S., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Amaudruz, P., Angiolilli, M., Aprile, E., Ardito, R., Corona, M. Atzori, Auty, D. J., Ave, M., Avetisov, I. C., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Olmedo, A. Barrado, Barrillon, P., Batignani, G., Bhowmick, P., Blua, S., Bocci, V., Bonivento, W., Bottino, B., Boulay, M. G., Buchowicz, A., Bussino, S., Busto, J., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calabrese, R., Camillo, V., Caminata, A., Canci, N., Capra, A., Caravati, M., Cárdenas-Montes, M., Cargioli, N., Carlini, M., Castellani, A., Castello, P., Cavalcante, P., Cebrian, S., Ruiz, J. M. Cela, Chashin, S., Chepurnov, A., Cifarelli, L., Cintas, D., Citterio, M., Cleveland, B., Coadou, Y., Cocco, V., Colaiuda, D., Vilda, E. Conde, Consiglio, L., Costa, B. S., Czubak, M., D'Aniello, M., D'Auria, S., Rolo, M. D. Da Rocha, Darbo, G., Davini, S., De Cecco, S., De Guido, G., Dellacasa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Capua, F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Di Stefano, P., Dias, L. K., Mairena, D. Díaz, Ding, X., Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Dronik, V., Elersich, A., Ellingwood, E., Erjavec, T., Diaz, M. Fernandez, Ficorella, A., Fiorillo, G., Franchini, P., Franco, D., Gatti, H. Frandini, Frolov, E., Gabriele, F., Gahan, D., Galbiati, C., Galiński, G., Gallina, G., Gallus, G., Garbini, M., Abia, P. Garcia, Gawdzik, A., Gendotti, A., Ghisi, A., Giovanetti, G. K., Casanueva, V. Goicoechea, Gola, A., Grandi, L., Grauso, G., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A., Hamer, A., Haranczyk, M., Harrop, B., Hessel, T., Hill, S., Horikawa, S., Hu, J., Hubaut, F., Hucker, J., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, A., Ippolito, V., Jamil, A., Jillings, C., Jois, S., Kachru, P., Keloth, R., Kemmerich, N., Kemp, A., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kondo, K., Korga, G., Kotsiopoulou, L., Koulosousas, S., Kubankin, A., Kunzé, P., Kuss, M., Kuźniak, M., Kuzwa, M., La Commara, M., Lai, M., Guirriec, E. Le, Leason, E., Leoni, A., Lidey, L., Lissia, M., Luzzi, L., Lychagina, O., Macfadyen, O., Machulin, I. N., Manecki, S., Manthos, I., Mapelli, L., Marasciulli, A., Mari, S. M., Mariani, C., Maricic, J., Martinez, M., Martoff, C. J., Matteucci, G., Mavrokoridis, K., McDonald, A. B., Mclaughlin, J., Merzi, S., Messina, A., Milincic, R., Minutoli, S., Mitra, A., Moioli, S., Monroe, J., Moretti, E., Morrocchi, M., Mroz, T., Muratova, V. N., Murphy, M., Murra, M., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Nessi, M., Nieradka, G., Nikolopoulos, K., Nikoloudaki, E., Nowak, J., Olchanski, K., Oleinik, A., Oleynikov, V., Organtini, P., de Solórzano, A. Ortiz, Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Papi, D., Pastuszak, G., Paternoster, G., Peck, A., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Perez, R., Perotti, F., Pesudo, V., Piacentini, S. I., Pino, N., Plante, G., Pocar, A., Poehlmann, M., Pordes, S., Pralavorio, P., Price, D., Puglia, S., Bazetto, M. Queiroga, Ragusa, F., Ramachers, Y., Ramirez, A., Ravinthiran, S., Razeti, M., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Rivetti, A., Roberts, A., Roberts, C., Rogers, G., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Rudik, D., Sabia, M., Salomone, P., Samoylov, O., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Santos, E. M., Savarese, C., Scapparone, E., Schillaci, G., Schuckman II, F. G., Scioli, G., Semenov, D. A., Shalamova, V., Sheshukov, A., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Smirnova, T., Smith, B., Sotnikov, A., Spadoni, F., Spangenberg, M., Stefanizzi, R., Steri, A., Stornelli, V., Stracka, S., Sulis, S., Sung, A., Sunny, C., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Taborda, O., Tartaglia, R., Taylor, A., Taylor, J., Tedesco, S., Testera, G., Thieme, K., Thompson, A., Tonazzo, A., Torres-Lara, S., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., Vallivilayil, T. J., Van Uffelen, M., Velazquez-Fernandez, L., Viant, T., Viel, S., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Vossebeld, J., Vyas, B., Walczak, M. B., Wang, Y., Wang, H., Westerdale, S., Williams, L., Wojaczyński, R., Wojcik, M., Wojcik, M. M., Wright, T., Xie, Y., Yang, C., Yin, J., Zabihi, A., Zakhary, P., Zani, A., Zhang, Y., Zhu, T., Zichichi, A., Zuzel, G., and Zykova, M. P.
Subjects: High Energy Physics - Experiment, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics
Abstract: The dual-phase liquid argon time projection chamber is presently one of the leading technologies to search for dark matter particles with masses below 10 GeV/c$^2$. This was demonstrated by the DarkSide-50 experiment with approximately 50 kg of low-radioactivity liquid argon as target material. The next generation experiment DarkSide-20k, currently under construction, will use 1,000 times more argon and is expected to start operation in 2027. Based on the DarkSide-50 experience, here we assess the DarkSide-20k sensitivity to models predicting light dark matter particles, including Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) and sub-GeV/c$^2$ particles interacting with electrons in argon atoms. With one year of data, a sensitivity improvement to dark matter interaction cross-sections by at least one order of magnitude with respect to DarkSide-50 is expected for all these models. A sensitivity to WIMP--nucleon interaction cross-sections below $1\times10^{-42}$ cm$^2$ is achievable for WIMP masses above 800 MeV/c$^2$. With 10 years exposure, the neutrino fog can be reached for WIMP masses around 5 GeV/c$^2$., Comment: submitted to Nature Communications
Published: 2024

3. Euclid. I. Overview of the Euclid mission

Author: Euclid Collaboration, Mellier, Y., Abdurro'uf, Barroso, J. A. Acevedo, Achúcarro, A., Adamek, J., Adam, R., Addison, G. E., Aghanim, N., Aguena, M., Ajani, V., Akrami, Y., Al-Bahlawan, A., Alavi, A., Albuquerque, I. S., Alestas, G., Alguero, G., Allaoui, A., Allen, S. W., Allevato, V., Alonso-Tetilla, A. V., Altieri, B., Alvarez-Candal, A., Alvi, S., Amara, A., Amendola, L., Amiaux, J., Andika, I. T., Andreon, S., Andrews, A., Angora, G., Angulo, R. E., Annibali, F., Anselmi, A., Anselmi, S., Arcari, S., Archidiacono, M., Aricò, G., Arnaud, M., Arnouts, S., Asgari, M., Asorey, J., Atayde, L., Atek, H., Atrio-Barandela, F., Aubert, M., Aubourg, E., Auphan, T., Auricchio, N., Aussel, B., Aussel, H., Avelino, P. P., Avgoustidis, A., Avila, S., Awan, S., Azzollini, R., Baccigalupi, C., Bachelet, E., Bacon, D., Baes, M., Bagley, M. B., Bahr-Kalus, B., Balaguera-Antolinez, A., Balbinot, E., Balcells, M., Baldi, M., Baldry, I., Balestra, A., Ballardini, M., Ballester, O., Balogh, M., Bañados, E., Barbier, R., Bardelli, S., Baron, M., Barreiro, T., Barrena, R., Barriere, J. -C., Barros, B. J., Barthelemy, A., Bartolo, N., Basset, A., Battaglia, P., Battisti, A. J., Baugh, C. M., Baumont, L., Bazzanini, L., Beaulieu, J. -P., Beckmann, V., Belikov, A. N., Bel, J., Bellagamba, F., Bella, M., Bellini, E., Benabed, K., Bender, R., Benevento, G., Bennett, C. L., Benson, K., Bergamini, P., Bermejo-Climent, J. R., Bernardeau, F., Bertacca, D., Berthe, M., Berthier, J., Bethermin, M., Beutler, F., Bevillon, C., Bhargava, S., Bhatawdekar, R., Bianchi, D., Bisigello, L., Biviano, A., Blake, R. P., Blanchard, A., Blazek, J., Blot, L., Bosco, A., Bodendorf, C., Boenke, T., Böhringer, H., Boldrini, P., Bolzonella, M., Bonchi, A., Bonici, M., Bonino, D., Bonino, L., Bonvin, C., Bon, W., Booth, J. T., Borgani, S., Borlaff, A. S., Borsato, E., Bose, B., Botticella, M. T., Boucaud, A., Bouche, F., Boucher, J. S., Boutigny, D., Bouvard, T., Bouwens, R., Bouy, H., Bowler, R. A. A., Bozza, V., Bozzo, E., Branchini, E., Brando, G., Brau-Nogue, S., Brekke, P., Bremer, M. N., Brescia, M., Breton, M. -A., Brinchmann, J., Brinckmann, T., Brockley-Blatt, C., Brodwin, M., Brouard, L., Brown, M. L., Bruton, S., Bucko, J., Buddelmeijer, H., Buenadicha, G., Buitrago, F., Burger, P., Burigana, C., Busillo, V., Busonero, D., Cabanac, R., Cabayol-Garcia, L., Cagliari, M. S., Caillat, A., Caillat, L., Calabrese, M., Calabro, A., Calderone, G., Calura, F., Quevedo, B. Camacho, Camera, S., Campos, L., Canas-Herrera, G., Candini, G. P., Cantiello, M., Capobianco, V., Cappellaro, E., Cappelluti, N., Cappi, A., Caputi, K. I., Cara, C., Carbone, C., Cardone, V. F., Carella, E., Carlberg, R. G., Carle, M., Carminati, L., Caro, F., Carrasco, J. M., Carretero, J., Carrilho, P., Duque, J. Carron, Carry, B., Carvalho, A., Carvalho, C. S., Casas, R., Casas, S., Casenove, P., Casey, C. M., Cassata, P., Castander, F. J., Castelao, D., Castellano, M., Castiblanco, L., Castignani, G., Castro, T., Cavet, C., Cavuoti, S., Chabaud, P. -Y., Chambers, K. C., Charles, Y., Charlot, S., Chartab, N., Chary, R., Chaumeil, F., Cho, H., Chon, G., Ciancetta, E., Ciliegi, P., Cimatti, A., Cimino, M., Cioni, M. -R. L., Claydon, R., Cleland, C., Clément, B., Clements, D. L., Clerc, N., Clesse, S., Codis, S., Cogato, F., Colbert, J., Cole, R. E., Coles, P., Collett, T. E., Collins, R. S., Colodro-Conde, C., Colombo, C., Combes, F., Conforti, V., Congedo, G., Conseil, S., Conselice, C. J., Contarini, S., Contini, T., Conversi, L., Cooray, A. R., Copin, Y., Corasaniti, P. -S., Corcho-Caballero, P., Corcione, L., Cordes, O., Corpace, O., Correnti, M., Costanzi, M., Costille, A., Courbin, F., Mifsud, L. Courcoult, Courtois, H. M., Cousinou, M. -C., Covone, G., Cowell, T., Cragg, C., Cresci, G., Cristiani, S., Crocce, M., Cropper, M., Crouzet, P. E, Csizi, B., Cuby, J. -G., Cucchetti, E., Cucciati, O., Cuillandre, J. -C., Cunha, P. A. C., Cuozzo, V., Daddi, E., D'Addona, M., Dafonte, C., Dagoneau, N., Dalessandro, E., Dalton, G. B., D'Amico, G., Dannerbauer, H., Danto, P., Das, I., Da Silva, A., da Silva, R., Doumerg, W. d'Assignies, Daste, G., Davies, J. E., Davini, S., Dayal, P., de Boer, T., Decarli, R., De Caro, B., Degaudenzi, H., Degni, G., de Jong, J. T. A., de la Bella, L. F., de la Torre, S., Delhaise, F., Delley, D., Delucchi, G., De Lucia, G., Denniston, J., De Paolis, F., De Petris, M., Derosa, A., Desai, S., Desjacques, V., Despali, G., Desprez, G., De Vicente-Albendea, J., Deville, Y., Dias, J. D. F., Díaz-Sánchez, A., Diaz, J. J., Di Domizio, S., Diego, J. M., Di Ferdinando, D., Di Giorgio, A. M., Dimauro, P., Dinis, J., Dolag, K., Dolding, C., Dole, H., Sánchez, H. Domínguez, Doré, O., Dournac, F., Douspis, M., Dreihahn, H., Droge, B., Dryer, B., Dubath, F., Duc, P. -A., Ducret, F., Duffy, C., Dufresne, F., Duncan, C. A. J., Dupac, X., Duret, V., Durrer, R., Durret, F., Dusini, S., Ealet, A., Eggemeier, A., Eisenhardt, P. R. M., Elbaz, D., Elkhashab, M. Y., Ellien, A., Endicott, J., Enia, A., Erben, T., Vigo, J. A. Escartin, Escoffier, S., Sanz, I. Escudero, Essert, J., Ettori, S., Ezziati, M., Fabbian, G., Fabricius, M., Fang, Y., Farina, A., Farina, M., Farinelli, R., Farrens, S., Faustini, F., Feltre, A., Ferguson, A. M. N., Ferrando, P., Ferrari, A. G., Ferré-Mateu, A., Ferreira, P. G., Ferreras, I., Ferrero, I., Ferriol, S., Ferruit, P., Filleul, D., Finelli, F., Finkelstein, S. L., Finoguenov, A., Fiorini, B., Flentge, F., Focardi, P., Fonseca, J., Fontana, A., Fontanot, F., Fornari, F., Fosalba, P., Fossati, M., Fotopoulou, S., Fouchez, D., Fourmanoit, N., Frailis, M., Fraix-Burnet, D., Franceschi, E., Franco, A., Franzetti, P., Freihoefer, J., Frenk, C. . S., Frittoli, G., Frugier, P. -A., Frusciante, N., Fumagalli, A., Fumagalli, M., Fumana, M., Fu, Y., Gabarra, L., Galeotta, S., Galluccio, L., Ganga, K., Gao, H., García-Bellido, J., Garcia, K., Gardner, J. P., Garilli, B., Gaspar-Venancio, L. -M., Gasparetto, T., Gautard, V., Gavazzi, R., Gaztanaga, E., Genolet, L., Santos, R. Genova, Gentile, F., George, K., Gerbino, M., Ghaffari, Z., Giacomini, F., Gianotti, F., Gibb, G. P. S., Gillard, W., Gillis, B., Ginolfi, M., Giocoli, C., Girardi, M., Giri, S. K., Goh, L. W. K., Gómez-Alvarez, P., Gonzalez-Perez, V., Gonzalez, A. H., Gonzalez, E. J., Gonzalez, J. C., Beauchamps, S. Gouyou, Gozaliasl, G., Gracia-Carpio, J., Grandis, S., Granett, B. R., Granvik, M., Grazian, A., Gregorio, A., Grenet, C., Grillo, C., Grupp, F., Gruppioni, C., Gruppuso, A., Guerbuez, C., Guerrini, S., Guidi, M., Guillard, P., Gutierrez, C. M., Guttridge, P., Guzzo, L., Gwyn, S., Haapala, J., Haase, J., Haddow, C. R., Hailey, M., Hall, A., Hall, D., Hamaus, N., Haridasu, B. S., Harnois-Déraps, J., Harper, C., Hartley, W. G., Hasinger, G., Hassani, F., Hatch, N. A., Haugan, S. V. H., Häußler, B., Heavens, A., Heisenberg, L., Helmi, A., Helou, G., Hemmati, S., Henares, K., Herent, O., Hernández-Monteagudo, C., Heuberger, T., Hewett, P. C., Heydenreich, S., Hildebrandt, H., Hirschmann, M., Hjorth, J., Hoar, J., Hoekstra, H., Holland, A. D., Holliman, M. S., Holmes, W., Hook, I., Horeau, B., Hormuth, F., Hornstrup, A., Hosseini, S., Hu, D., Hudelot, P., Hudson, M. J., Huertas-Company, M., Huff, E. M., Hughes, A. C. N., Humphrey, A., Hunt, L. K., Huynh, D. D., Ibata, R., Ichikawa, K., Iglesias-Groth, S., Ilbert, O., Ilić, S., Ingoglia, L., Iodice, E., Israel, H., Israelsson, U. E., Izzo, L., Jablonka, P., Jackson, N., Jacobson, J., Jafariyazani, M., Jahnke, K., Jain, B., Jansen, H., Jarvis, M. J., Jasche, J., Jauzac, M., Jeffrey, N., Jhabvala, M., Jimenez-Teja, Y., Muñoz, A. Jimenez, Joachimi, B., Johansson, P. H., Joudaki, S., Jullo, E., Kajava, J. J. E., Kang, Y., Kannawadi, A., Kansal, V., Karagiannis, D., Kärcher, M., Kashlinsky, A., Kazandjian, M. V., Keck, F., Keihänen, E., Kerins, E., Kermiche, S., Khalil, A., Kiessling, A., Kiiveri, K., Kilbinger, M., Kim, J., King, R., Kirkpatrick, C. C., Kitching, T., Kluge, M., Knabenhans, M., Knapen, J. H., Knebe, A., Kneib, J. -P., Kohley, R., Koopmans, L. V. E., Koskinen, H., Koulouridis, E., Kou, R., Kovács, A., Kovačić, I., Kowalczyk, A., Koyama, K., Kraljic, K., Krause, O., Kruk, S., Kubik, B., Kuchner, U., Kuijken, K., Kümmel, M., Kunz, M., Kurki-Suonio, H., Lacasa, F., Lacey, C. G., La Franca, F., Lagarde, N., Lahav, O., Laigle, C., La Marca, A., La Marle, O., Lamine, B., Lam, M. C., Lançon, A., Landt, H., Langer, M., Lapi, A., Larcheveque, C., Larsen, S. S., Lattanzi, M., Laudisio, F., Laugier, D., Laureijs, R., Laurent, V., Lavaux, G., Lawrenson, A., Lazanu, A., Lazeyras, T., Boulc'h, Q. Le, Brun, A. M. C. Le, Brun, V. Le, Leclercq, F., Lee, S., Graet, J. Le, Legrand, L., Leirvik, K. N., Jeune, M. Le, Lembo, M., Mignant, D. Le, Lepinzan, M. D., Lepori, F., Reun, A. Le, Leroy, G., Lesci, G. F., Lesgourgues, J., Leuzzi, L., Levi, M. E., Liaudat, T. I., Libet, G., Liebing, P., Ligori, S., Lilje, P. B., Lin, C. -C., Linde, D., Linder, E., Lindholm, V., Linke, L., Li, S. -S., Liu, S. J., Lloro, I., Lobo, F. S. N., Lodieu, N., Lombardi, M., Lombriser, L., Lonare, P., Longo, G., López-Caniego, M., Lopez, X. Lopez, Alvarez, J. Lorenzo, Loureiro, A., Loveday, J., Lusso, E., Macias-Perez, J., Maciaszek, T., Maggio, G., Magliocchetti, M., Magnard, F., Magnier, E. A., Magro, A., Mahler, G., Mainetti, G., Maino, D., Maiorano, E., Malavasi, N., Mamon, G. A., Mancini, C., Mandelbaum, R., Manera, M., Manjón-García, A., Mannucci, F., Mansutti, O., Outeiro, M. Manteiga, Maoli, R., Maraston, C., Marcin, S., Marcos-Arenal, P., Margalef-Bentabol, B., Marggraf, O., Marinucci, D., Marinucci, M., Markovic, K., Marleau, F. R., Marpaud, J., Martignac, J., Martín-Fleitas, J., Martin-Moruno, P., Martin, E. L., Martinelli, M., Martinet, N., Martin, H., Martins, C. J. A. P., Marulli, F., Massari, D., Massey, R., Masters, D. C., Matarrese, S., Matsuoka, Y., Matthew, S., Maughan, B. J., Mauri, N., Maurin, L., Maurogordato, S., McCarthy, K., McConnachie, A. W., McCracken, H. J., McDonald, I., McEwen, J. D., McPartland, C. J. R., Medinaceli, E., Mehta, V., Mei, S., Melchior, M., Melin, J. -B., Ménard, B., Mendes, J., Mendez-Abreu, J., Meneghetti, M., Mercurio, A., Merlin, E., Metcalf, R. B., Meylan, G., Migliaccio, M., Mignoli, M., Miller, L., Miluzio, M., Milvang-Jensen, B., Mimoso, J. P., Miquel, R., Miyatake, H., Mobasher, B., Mohr, J. J., Monaco, P., Monguió, M., Montoro, A., Mora, A., Dizgah, A. Moradinezhad, Moresco, M., Moretti, C., Morgante, G., Morisset, N., Moriya, T. J., Morris, P. W., Mortlock, D. J., Moscardini, L., Mota, D. F., Mottet, S., Moustakas, L. A., Moutard, T., Müller, T., Munari, E., Murphree, G., Murray, C., Murray, N., Musi, P., Nadathur, S., Nagam, B. C., Nagao, T., Naidoo, K., Nakajima, R., Nally, C., Natoli, P., Navarro-Alsina, A., Girones, D. Navarro, Neissner, C., Nersesian, A., Nesseris, S., Nguyen-Kim, H. N., Nicastro, L., Nichol, R. C., Nielbock, M., Niemi, S. -M., Nieto, S., Nilsson, K., Noller, J., Norberg, P., Nouri-Zonoz, A., Ntelis, P., Nucita, A. A., Nugent, P., Nunes, N. J., Nutma, T., Ocampo, I., Odier, J., Oesch, P. A., Oguri, M., Oliveira, D. Magalhaes, Onoue, M., Oosterbroek, T., Oppizzi, F., Ordenovic, C., Osato, K., Pacaud, F., Pace, F., Padilla, C., Paech, K., Pagano, L., Page, M. J., Palazzi, E., Paltani, S., Pamuk, S., Pandolfi, S., Paoletti, D., Paolillo, M., Papaderos, P., Pardede, K., Parimbelli, G., Parmar, A., Partmann, C., Pasian, F., Passalacqua, F., Paterson, K., Patrizii, L., Pattison, C., Paulino-Afonso, A., Paviot, R., Peacock, J. A., Pearce, F. R., Pedersen, K., Peel, A., Peletier, R. F., Ibanez, M. Pellejero, Pello, R., Penny, M. T., Percival, W. J., Perez-Garrido, A., Perotto, L., Pettorino, V., Pezzotta, A., Pezzuto, S., Philippon, A., Pierre, M., Piersanti, O., Pietroni, M., Piga, L., Pilo, L., Pires, S., Pisani, A., Pizzella, A., Pizzuti, L., Plana, C., Polenta, G., Pollack, J. E., Poncet, M., Pöntinen, M., Pool, P., Popa, L. A., Popa, V., Popp, J., Porciani, C., Porth, L., Potter, D., Poulain, M., Pourtsidou, A., Pozzetti, L., Prandoni, I., Pratt, G. W., Prezelus, S., Prieto, E., Pugno, A., Quai, S., Quilley, L., Racca, G. D., Raccanelli, A., Rácz, G., Radinović, S., Radovich, M., Ragagnin, A., Ragnit, U., Raison, F., Ramos-Chernenko, N., Ranc, C., Rasera, Y., Raylet, N., Rebolo, R., Refregier, A., Reimberg, P., Reiprich, T. H., Renk, F., Renzi, A., Retre, J., Revaz, Y., Reylé, C., Reynolds, L., Rhodes, J., Ricci, F., Ricci, M., Riccio, G., Ricken, S. O., Rissanen, S., Risso, I., Rix, H. -W., Robin, A. C., Rocca-Volmerange, B., Rocci, P. -F., Rodenhuis, M., Rodighiero, G., Monroy, M. Rodriguez, Rollins, R. P., Romanello, M., Roman, J., Romelli, E., Romero-Gomez, M., Roncarelli, M., Rosati, P., Rosset, C., Rossetti, E., Roster, W., Rottgering, H. J. A., Rozas-Fernández, A., Ruane, K., Rubino-Martin, J. A., Rudolph, A., Ruppin, F., Rusholme, B., Sacquegna, S., Sáez-Casares, I., Saga, S., Saglia, R., Sahlén, M., Saifollahi, T., Sakr, Z., Salvalaggio, J., Salvaterra, R., Salvati, L., Salvato, M., Salvignol, J. -C., Sánchez, A. G., Sanchez, E., Sanders, D. B., Sapone, D., Saponara, M., Sarpa, E., Sarron, F., Sartori, S., Sartoris, B., Sassolas, B., Sauniere, L., Sauvage, M., Sawicki, M., Scaramella, R., Scarlata, C., Scharré, L., Schaye, J., Schewtschenko, J. A., Schindler, J. -T., Schinnerer, E., Schirmer, M., Schmidt, F., Schmidt, M., Schneider, A., Schneider, M., Schneider, P., Schöneberg, N., Schrabback, T., Schultheis, M., Schulz, S., Schuster, N., Schwartz, J., Sciotti, D., Scodeggio, M., Scognamiglio, D., Scott, D., Scottez, V., Secroun, A., Sefusatti, E., Seidel, G., Seiffert, M., Sellentin, E., Selwood, M., Semboloni, E., Sereno, M., Serjeant, S., Serrano, S., Setnikar, G., Shankar, F., Sharples, R. M., Short, A., Shulevski, A., Shuntov, M., Sias, M., Sikkema, G., Silvestri, A., Simon, P., Sirignano, C., Sirri, G., Skottfelt, J., Slezak, E., Sluse, D., Smith, G. P., Smith, L. C., Smith, R. E., Smit, S. J. A., Soldano, F., Solheim, B. G. B., Sorce, J. G., Sorrenti, F., Soubrie, E., Spinoglio, L., Mancini, A. Spurio, Stadel, J., Stagnaro, L., Stanco, L., Stanford, S. A., Starck, J. -L., Stassi, P., Steinwagner, J., Stern, D., Stone, C., Strada, P., Strafella, F., Stramaccioni, D., Surace, C., Sureau, F., Suyu, S. H., Swindells, I., Szafraniec, M., Szapudi, I., Taamoli, S., Talia, M., Tallada-Crespí, P., Tanidis, K., Tao, C., Tarrío, P., Tavagnacco, D., Taylor, A. N., Taylor, J. E., Taylor, P. L., Teixeira, E. M., Tenti, M., Idiago, P. Teodoro, Teplitz, H. I., Tereno, I., Tessore, N., Testa, V., Testera, G., Tewes, M., Teyssier, R., Theret, N., Thizy, C., Thomas, P. D., Toba, Y., Toft, S., Toledo-Moreo, R., Tolstoy, E., Tommasi, E., Torbaniuk, O., Torradeflot, F., Tortora, C., Tosi, S., Tosti, S., Trifoglio, M., Troja, A., Trombetti, T., Tronconi, A., Tsedrik, M., Tsyganov, A., Tucci, M., Tutusaus, I., Uhlemann, C., Ulivi, L., Urbano, M., Vacher, L., Vaillon, L., Valageas, P., Valdes, I., Valentijn, E. A., Valenziano, L., Valieri, C., Valiviita, J., Broeck, M. Van den, Vassallo, T., Vavrek, R., Vega-Ferrero, J., Venemans, B., Venhola, A., Ventura, S., Kleijn, G. Verdoes, Vergani, D., Verma, A., Vernizzi, F., Veropalumbo, A., Verza, G., Vescovi, C., Vibert, D., Viel, M., Vielzeuf, P., Viglione, C., Viitanen, A., Villaescusa-Navarro, F., Vinciguerra, S., Visticot, F., Voggel, K., von Wietersheim-Kramsta, M., Vriend, W. J., Wachter, S., Walmsley, M., Walth, G., Walton, D. M., Walton, N. A., Wander, M., Wang, L., Wang, Y., Weaver, J. R., Weller, J., Wetzstein, M., Whalen, D. J., Whittam, I. H., Widmer, A., Wiesmann, M., Wilde, J., Williams, O. R., Winther, H. -A., Wittje, A., Wong, J. H. W., Wright, A. H., Yankelevich, V., Yeung, H. W., Yoon, M., Youles, S., Yung, L. Y. A., Zacchei, A., Zalesky, L., Zamorani, G., Vitorelli, A. Zamorano, Marc, M. Zanoni, Zennaro, M., Zerbi, F. M., Zinchenko, I. A., Zoubian, J., Zucca, E., and Zumalacarregui, M.
Subjects: Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: The current standard model of cosmology successfully describes a variety of measurements, but the nature of its main ingredients, dark matter and dark energy, remains unknown. Euclid is a medium-class mission in the Cosmic Vision 2015-2025 programme of the European Space Agency (ESA) that will provide high-resolution optical imaging, as well as near-infrared imaging and spectroscopy, over about 14,000 deg^2 of extragalactic sky. In addition to accurate weak lensing and clustering measurements that probe structure formation over half of the age of the Universe, its primary probes for cosmology, these exquisite data will enable a wide range of science. This paper provides a high-level overview of the mission, summarising the survey characteristics, the various data-processing steps, and data products. We also highlight the main science objectives and expected performance., Comment: Accepted for publication in the A&A special issue`Euclid on Sky'
Published: 2024

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

Author: Collaboration, DarkSide-20k, Acerbi, F., Adhikari, P., Agnes, P., Ahmad, I., Albergo, S., Albuquerque, I. F., Alexander, T., Alton, A. K., Amaudruz, P., Angiolilli, M., Aprile, E., Ardito, R., Corona, M. Atzori, Auty, D. J., Ave, M., Avetisov, I. C., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Olmedo, A. Barrado, Barrillon, P., Batignani, G., Bhowmick, P., Bocci, V., Bonivento, W., Bottino, B., Boulay, M. G., Buchowicz, A., Bussino, S., Busto, J., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calabrese, R., Camillo, V., Caminata, A., Canci, N., Capra, A., Caravati, M., Cárdenas-Montes, M., Cargioli, N., Carlini, M., Castellani, A., Castello, P., Cavalcante, P., Cavallo, D., Cebrian, S., Ruiz, J. Cela, Chashin, S., Chepurnov, A., Cifarelli, L., Cintas, D., Citterio, M., Cleveland, B., Coadou, Y., Cocco, V., Colaiuda, D., Vilda, E. Conde, Consiglio, L., Costa, B. S., Czubak, M., D'Auria, S., Rolo, M. D. Da Rocha, Darbo, G., Davini, S., De Cecco, S., De Guido, G., Dellacasa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Capua, F., Di Ludovico, A., Di Noto, L., Di Stefano, P., Dias, L. K., Mairena, D. Díaz, Ding, X., Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Dronik, V., Elersich, A., Ellingwood, E., Erjavec, T., Diaz, M. Fernandez, Ficorella, A., Fiorillo, G., Franchini, P., Franco, D., Gatti, H. Frandini, Frolov, E., Gabriele, F., Gahan, D., Galbiati, C., Galinski, G., Gallina, G., Garbini, M., Abia, P. Garcia, Gawdzik, A., Gendotti, A., Ghisi, A., Giovanetti, G. K., Casanueva, V. Goicoechea, Gola, A., Grandi, L., Grauso, G., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A., Hamer, A., Haranczyk, M., Harrop, B., Hessel, T., Hill, S., Horikawa, S., Hu, J., Hubaut, F., Hucker, J., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, A., Ippolito, V., Jamil, A., Jillings, C., Keloth, R., Kemmerich, N., Kemp, A., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kondo, K., Korga, G., Kotsiopoulou, L., Koulosousas, S., Kubankin, A., Kuss, M., Kuzniak, M., Kuzwa, M., La Commara, M., Lai, M., Guirriec, E. Le, Leason, E., Leoni, A., Lidey, L., Lissia, M., Luzzi, L., Lychagina, O., Macfadyen, O., Machulin, I. N., Manecki, S., Manthos, I., Mapelli, L., Marasciulli, A., Mari, S. M., Mariani, C., Maricic, J., Marini, A., Martinez, M., Martoff, C. J., Matteucci, G., Mavrokoridis, K., McDonald, A. B., Mclaughlin, J., Merzi, S., Messina, A., Milincic, R., Minutoli, S., Mitra, A., Moharana, A., Moioli, S., Monroe, J., Moretti, E., Morrocchi, M., Mroz, T., Muratova, V. N., Murphy, M., Murra, M., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Nessi, M., Nieradka, G., Nikolopoulos, K., Nikoloudaki, E., Nowak, J., Olchanski, K., Oleinik, A., Oleynikov, V., Organtini, P., de Solórzano, A. Ortiz, Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Papi, D., Pastuszak, G., Paternoster, G., Peddis, D., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Perez, R., Perotti, F., Pesudo, V., Piacentini, S. I., Pino, N., Plante, G., Pocar, A., Poehlmann, M., Pordes, S., Pralavorio, P., Price, D., Puglia, S., Bazetto, M. Queiroga, Ragusa, F., Ramachers, Y., Ramirez, A., Ravinthiran, S., Razeti, M., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Rivetti, A., Roberts, A., Roberts, C., Rogers, G., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Rudik, D., Sabia, M., Sadashivajois, S., Salomone, P., Samoylov, O., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Santos, E. M., Savarese, C., Scapparone, E., Schillaci, G., Schuckman II, F. G., Scioli, G., Semenov, D. A., Sheshukov, A., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Slimani, S., Smirnov, O., Smirnova, T., Smith, B., Sotnikov, A., Spadoni, F., Spangenberg, M., Stefanizzi, R., Steri, A., Stornelli, V., Stracka, S., Sulis, S., Sung, A., Sunny, C., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Taborda, O., Tartaglia, R., Taylor, A., Taylor, J., Tedesco, S., Testera, G., Thieme, K., Thompson, A., Tonazzo, A., Torres-Lara, S., Tosi, S., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., Vallivilayil, T. J., Van Uffelen, M., Velazquez-Fernandez, L., Viant, T., Vicini, S., Viel, S., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Vossebeld, J., Vyas, B., Wada, M., Walczak, M. B., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Williams, L., Wojaczynski, R., Wojcik, M. M., Wojcik, M., Wright, T., Xie, Y., Yang, C., Yin, J., Zabihi, A., Zakhary, P., Zani, A., Zhang, Y., Zhu, T., Zichichi, A., Zuzel, G., and Zykova, M. P.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, High Energy Physics - Experiment
Abstract: Experiments aimed at direct searches for WIMP dark matter require highly effective reduction of backgrounds and control of any residual radioactive contamination. In particular, neutrons interacting with atomic nuclei represent an important class of backgrounds due to the expected similarity of a WIMP-nucleon interaction, so that such experiments often feature a dedicated neutron detector surrounding the active target volume. In the context of the development of DarkSide-20k detector at INFN Gran Sasso National Laboratory (LNGS), several R&D projects were conceived and developed for the creation of a new hybrid material rich in both hydrogen and gadolinium nuclei to be employed as an essential element of the neutron detector. Thanks to its very high cross-section for neutron capture, gadolinium is one of the most widely used elements in neutron detectors, while the hydrogen-rich material is instrumental in efficiently moderating the neutrons. In this paper results from one of the R&Ds are presented. In this effort the new hybrid material was obtained as a poly(methyl methacrylate) (PMMA) matrix, loaded with gadolinium oxide in the form of nanoparticles. We describe its realization, including all phases of design, purification, construction, characterization, and determination of mechanical properties of the new material.
Published: 2024
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5. Long-term temporal stability of the DarkSide-50 dark matter detector

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

Author: Collaboration, The DarkSide-20k, Agnes, P., Ahmad, I., Albergo, S., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Amaudruz, P., Corona, M. Atzori, Ave, M., Avetisov, I. Ch., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Barrado-Olmedo, A., Barrillon, P., Basco, A., Batignani, G., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Boulay, M. G., Busto, J., Cadeddu, M., Caminata, A., Canci, N., Cappello, G., Capra, A., Caprioli, S., Caravati, M., Cargioli, N., Carlini, M., Castello, P., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cebrian, S., Ruiz, J. M. Cela, Chashin, S., Chepurnov, A., Chyhyrynets, E., Cifarelli, L., Cintas, D., Citterio, M., Cleveland, B., Cocco, V., Vilda, E. Conde, Consiglio, L., Copello, S., Covone, G., Czubak, M., D'Aniello, M., D'Auria, S., Rolo, M. D. Da Rocha, Davini, S., de Candia, A., De Cecco, S., De Gruttola, D., De Filippis, G., Dell'Aquila, D., De Pasquale, S., De Rosa, G., Dellacasa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Capua, F., Di Noto, L., Dionisi, C., Di Stefano, P., Dolganov, G., Dordei, F., Elersich, A., Ellingwood, E., Erjavec, T., Diaz, M. Fernandez, Fiorillo, G., Franchini, P., Franco, D., Funicello, N., Gabriele, F., Gahan, D., Galbiati, C., Gallina, G., Gallus, G., Garbini, M., Abia, P. Garcia, Gendotti, A., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Casanueva, V. Goicoechea, Gola, A., Grauso, G., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A. L., Hamer, A., Haranczyk, M., Hessel, T., Hill, S., Horikawa, S., Hubaut, F., Hucker, J., Hugues, T., Ianni, An., Ippolito, V., Jillings, C., Jois, S., Kachru, P., Kemmerich, N., Kemp, A. A., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Koulosousas, S., Kubankin, A., Kuss, M., Kuzniak, M., La Commara, M., Lai, M., Guirriec, E. Le, Leason, E., Leoni, A., Li, X., Lidey, L., Lissia, M., Luzzi, L., Lychagina, O., Macfadyen, O., Machulin, I. N., Manecki, S., Manthos, I., Mapelli, L., Margotti, A., Marik, S. M., Mariani, C., Maricic, J., Marini, A., Martínez, M., Martoff, C. J., Matteucci, G., Mavrokoridis, K., McDonald, A. B., Messina, A., Milincic, R., Mitra, A., Moharana, A., Monroe, J., Moretti, E., Morrocchi, M., Mróz, T., Muratova, V. N., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Nessi, M., Nieradka, G., Nikolopoulos, K., Nowak, J., Olchansky, K., Oleinik, A., Oleynikov, V., Organtini, P., de Solórzano, A. Ortiz, Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pesudo, V., Piacentini, S., Pino, N., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Pralavorio, P., Price, D., Ragusa, F., Ramachers, Y., Razeti, M., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Roberts, A., Roberts, C., Rode, J., Rogers, G., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Sabia, M. A., Salomone, P., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schillaci, G., Schuckman II, F. G., Scioli, G., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Smirnova, T., Smith, B., Sosa, A., Spadoni, F., Spangenberg, M., Stefanizzi, R., Steri, A., Stornelli, V., Stracka, S., Stringer, M., Sulis, S., Sung, A., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Taylor, A., Taylor, J., Tedesco, S., Testera, G., Thieme, K., Thorpe, T. N., Tonazzo, A., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., John, T. Vallivilayil, Van Uffelen, M., Viant, T., Viel, S., Vogelaar, R. B., Vossebeld, J., Wada, M., Walczak, M. B., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Williams, L., Wingerter-Seez, I., Wojaczynski, R., Wojcik, Ma. M., Wright, T., Xie, Y., Yang, C., Zabihi, A., Zakhary, P., Zani, A., Zichichi, A., Zuzel, G., and Zykova, M. P.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: The direct search for dark matter in the form of weakly interacting massive particles (WIMP) is performed by detecting nuclear recoils (NR) produced in a target material from the WIMP elastic scattering. A promising experimental strategy for direct dark matter search employs argon dual-phase time projection chambers (TPC). One of the advantages of the TPC is the capability to detect both the scintillation and charge signals produced by NRs. Furthermore, the existence of a drift electric field in the TPC breaks the rotational symmetry: the angle between the drift field and the momentum of the recoiling nucleus can potentially affect the charge recombination probability in liquid argon and then the relative balance between the two signal channels. This fact could make the detector sensitive to the directionality of the WIMP-induced signal, enabling unmistakable annual and daily modulation signatures for future searches aiming for discovery. The Recoil Directionality (ReD) experiment was designed to probe for such directional sensitivity. The TPC of ReD was irradiated with neutrons at the INFN Laboratori Nazionali del Sud, and data were taken with 72 keV NRs of known recoil directions. The direction-dependent liquid argon charge recombination model by Cataudella et al. was adopted and a likelihood statistical analysis was performed, which gave no indications of significant dependence of the detector response to the recoil direction. The aspect ratio R of the initial ionization cloud is estimated to be 1.037 +/- 0.027 and the upper limit is R < 1.072 with 90% confidence level, Comment: 20 pages, 10 figures, submitted to Eur. Phys. J. C
Published: 2023

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

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

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

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

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

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

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Picciau, E., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Sanford, E., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Subjects: High Energy Physics - Experiment, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics
Abstract: We present a search for dark matter particles with sub-GeV/$c^2$ masses whose interactions have final state electrons using the DarkSide-50 experiment's (12306 $\pm$ 184) kg d low-radioactivity liquid argon exposure. By analyzing the ionization signals, we exclude new parameter space for the dark matter-electron cross section $\bar{\sigma}_e$, the axioelectric coupling constant $g_{Ae}$, and the dark photon kinetic mixing parameter $\kappa$. We also set the first dark matter direct-detection constraints on the mixing angle $\left|U_{e4}\right|^2$ for keV sterile neutrinos., Comment: 6 pages, 2 figures
Published: 2022
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12. Search for low-mass dark matter WIMPs with 12 ton-day exposure of DarkSide-50

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

Author: The DarkSide collaboration, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Cocco, A. G., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Gorchakov, O., Goretti, A. M., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Martoff, C. J., Messina, A., Meyers, P. D., Milincic, R., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Agasson, A. Navrer, Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Picciau, E., Pocar, A., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, High Energy Physics - Experiment
Abstract: DarkSide-50 has demonstrated the high potential of dual-phase liquid argon time projection chambers in exploring interactions of WIMPs in the GeV/c$^2$ mass range. The technique, based on the detection of the ionization signal amplified via electroluminescence in the gas phase, allows to explore recoil energies down to the sub-keV range. We report here on the DarkSide-50 measurement of the ionization yield of electronic recoils down to $\sim$180~eV$_{er}$, exploiting $^{37}$Ar and $^{39}$Ar decays, and extrapolated to a few ionization electrons with the Thomas-Imel box model. Moreover, we present a model-dependent determination of the ionization response to nuclear recoils down to $\sim$500~eV$_{nr}$, the lowest ever achieved in liquid argon, using \textit{in situ} neutron calibration sources and external datasets from neutron beam experiments., Comment: 11 pages, 12 figures, 1 table
Published: 2021
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14. A study of events with photoelectric emission in the DarkSide-50 liquid argon Time Projection Chamber

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chepurnov, A., Cicalo, C., Cocco, A. G., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Gorchakov, O., Goretti, A. M., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Martoff, C. J., Messina, A., Meyers, P. D., Milincic, R., Morrocchi, M., Muratova, V. N., Musico, P., Agasson, A. Navrer, Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Picciau, E., Pocar, A., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, Ma. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, High Energy Physics - Experiment
Abstract: Finding unequivocal evidence of dark matter interactions in a particle detector is a major objective of physics research. Liquid argon time projection chambers offer a path to probe Weakly Interacting Massive Particles scattering cross sections on nucleus down to the so-called neutrino floor, in a mass range from few GeV's to hundredths of TeV's. Based on the successful operation of the DarkSide-50 detector at LNGS, a new and more sensitive experiment, DarkSide-20k, has been designed and is now under construction. A thorough understanding of the DarkSide-50 detector response and, therefore, of all kind of observed events, is essential for an optimal design of the new experiment. In this paper, we report on a particular set of events, which were not used for dark matter searches. Namely, standard two-pulse scintillation-ionization signals accompanied by a small amplitude third pulse, originating from single or few electrons, in a time window of less than a maximum drift time. We compare our findings to those of a recent paper of the LUX Collaboration (D.S.Akerib et al. Phys.Rev.D 102, 092004). Indeed, both experiments observe events related to photoionization of the cathode. From the measured rate of these events, we estimate for the first time the quantum efficiency of the tetraphenyl butadiene deposited on the DarkSide-50 cathode at wavelengths around 128 nm, in liquid argon. Also, both experiments observe events likely related to photoionization of impurities in the liquid. The probability of photoelectron emission per unit length turns out to be one order of magnitude smaller in DarkSide-50 than in LUX. This result, together with the much larger measured electron lifetime, coherently hints toward a lower concentration of contaminants in DarkSide-50 than in LUX., Comment: 10 pages, 8 figures, 1 table
Published: 2021

15. Performance of the ReD TPC, a novel double-phase LAr detector with Silicon Photomultiplier Readout

Author: Agnes, P., Albergo, S., Albuquerque, I., Arba, M., Ave, M., Boiano, A., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Caminata, A., Canci, N., Cappello, G., Caravati, M., Cariello, M., Castellano, S., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cereseto, R., Cesarano, R., Cicalò, C., Covone, G., de Candia, A., De Filippis, G., De Rosa, G., Davini, S., Dionisi, C., Dolganov, G., Fiorillo, G., Franco, D., Giovanetti, G. K., Galbiati, C., Gulino, M., Ippolito, V., Kemmerich, N., Kochanek, I., Korga, G., Kuss, M., La Commara, M., La Delfa, L., Leyton, M., Li, X., Lissia, M., Mari, S. M., Martoff, C. J., Masone, V., Matteucci, G., Musico, P., Oleynikov, V., Pallavicini, M., Pandola, L., Razeto, A., Rescigno, M., Rode, J., Rossi, N., Sablone, D., Sanfilippo, S., Scapparone, E., Sosa, A., Suvorov, Y., Testera, G., Tricomi, A., Tuveri, M., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., and Westerdale, S.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: A double-phase argon Time Projection Chamber (TPC), with an active mass of 185 g, has been designed and constructed for the Recoil Directionality (ReD) experiment. The aim of the ReD project is to investigate the directional sensitivity of argon-based TPCs via columnar recombination to nuclear recoils in the energy range of interest (20-200 keV$_{nr}$) for direct dark matter searches. The key novel feature of the ReD TPC is a readout system based on cryogenic Silicon Photomultipliers, which are employed and operated continuously for the first time in an argon TPC. Over the course of six months, the ReD TPC was commissioned and characterised under various operating conditions using $\gamma$-ray and neutron sources, demonstrating remarkable stability of the optical sensors and reproducibility of the results. The scintillation gain and ionisation amplification of the TPC were measured to be $g_1 = (0.194 \pm 0.013)$ PE/photon and $g_2 = (20.0 \pm 0.9)$ PE/electron, respectively. The ratio of the ionisation to scintillation signals (S2/S1), instrumental for the positive identification of a candidate directional signal induced by WIMPs, has been investigated for both nuclear and electron recoils. At a drift field of 183 V/cm, an S2/S1 dispersion of 12% was measured for nuclear recoils of approximately 60-90 keV$_{nr}$, as compared to 18% for electron recoils depositing 60 keV of energy. The detector performance reported here meets the requirements needed to achieve the principal scientific goals of the ReD experiment in the search for a directional effect due to columnar recombination. A phenomenological parameterisation of the recombination probability in LAr is presented and employed for modeling the dependence of scintillation quenching and charge yield on the drift field for electron recoils between 50-500 keV and fields up to 1000 V/cm., Comment: 19 pages, 19 figures, prepared for submission to EPJ C
Published: 2021
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16. Separating $^{39}$Ar from $^{40}$Ar by cryogenic distillation with Aria for dark matter searches

Author: DarkSide Collaboration, Agnes, P., Albergo, S., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alici, A., Alton, A. K., Amaudruz, P., Arba, M., Arpaia, P., Arcelli, S., Ave, M., Avetissov, I. Ch., Avetisov, R. I., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Barbarian, V., Olmedo, A. Barrado, Barrillon, P., Basco, A., Batignani, G., Bondar, A., Bonivento, W. M., Borisova, E., Bottino, B., Boulay, M. G., Buccino, G., Bussino, S., Busto, J., Buzulutskov, A., Cadeddu, M., Cadoni, M., Caminata, A., Canesi, E. V., Canci, N., Cappello, G., Caravati, M., C, M., Cargioli, N., Carlini, M., Carnesecchi, F., Castello, P., Castellani, A., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cebrian, S., Ruiz, J. M. Cela, Celano, B., Chashin, S., Chepurnov, A., Cical, C., Cifarelli, L., Cintas, D., Coccetti, F., Cocco, V., Colocci, M., Vilda, E. Conde, Consiglio, L., Copello, S., Corning, J., Covone, G., Czudak, P., D'Aniello, M., D'Auria, S., Rolo, M. D. Da Rocha, Dadoun, O., Daniel, M., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Falco, A., De Filippis, G., De Gruttola, D., De Guido, G., De Rosa, G., Della Valle, M., Dellacasa, G., De Pasquale, S., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Noto, L., Di Eusanio, F., Dionisi, C., Di Stefano, P., Dolganov, G., Dongiovanni, D., Dordei, F., Downing, M., Erjavec, T., Falciano, S., Farenzena, S., Diaz, M. Fernandez, Filip, C., Fiorillo, G., Franceschi, A., Franco, D., Frolov, E., Funicello, N., Gabriele, F., Galbiati, C., Garbini, M., Abia, P. Garcia, Gendotti, A., Ghiano, C., Giampaolo, R. A., Giganti, C., Giorgi, M. A., Giovanetti, G. K., Gligan, M. L., Casanueva, V. Goicoechea, Gola, A., Goretti, A. M., Diaz, R. Graciani, Grigoriev, G. Y., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerzoni, M., Guetti, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A., Haranczyk, M., Hill, S., Horikawa, S., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., James, C. C., Jillings, C., Kachru, P., Kemp, A. A., Kendziora, C. L., Keppel, G., Khomyakov, A. V., Kim, S., Kish, A., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Kubankin, A., Kugathasan, R., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., La Delfa, L., La Grasta, D., Lai, M., Lami, N., Langrock, S., Leyton, M., Li, X., Lidey, L., Lippi, F., Lissia, M., Longo, G., Maccioni, N., Machulin, I. N., Mapelli, L., Marasciulli, A., Margotti, A., Mari, S. M., Maricic, J., Marinelli, M., Mart, M., Rojas, A. D. Martinez, Martini, A., Martoff, C. J., Mascia, M., Masetto, M., Masoni, A., Mazzi, A., McDonald, A. B., Mclaughlin, J., Messina, A., Meyers, P. D., Miletic, T., Milincic, R., Miola, R., Moggi, A., Moharana, A., Moioli, S., Monroe, J., Morisi, S., Morrocchi, M., Mozhevitina, E. N., Mr, T., Muratova, V. N., Murenu, A., Muscas, C., Musenich, L., Musico, P., Nania, R., Napolitano, T., Agasson, A. Navrer, Nessi, M., Nikulin, I., Nowak, J., Oleinik, A., Oleynikov, V., Pagani, L., Pallavicini, M., Palmas, S., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pegoraro, P. A., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Pelczar, K., Perotti, F., Pesudo, V., Picciau, E., Pietropaolo, F., Pinna, T., Pocar, A., Podda, P., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D., Raffaelli, F., Ragusa, F., Ramirez, A., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescia, S., Rescigno, M., Resnati, F., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Rode, J., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Rucaj, M., Sabiu, G. M., Salatino, P., Samoylov, O., S, E., Sandford, E., Sanfilippo, S., Sangiorgio, V. A., Santacroce, V., Santone, D., Santorelli, R., Santucci, A., Savarese, C., Scapparone, E., Schlitzer, B., Scioli, G., Semenov, D. A., Shaw, B., Shchagin, A., Sheshukov, A., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Smith, B., Sokolov, A., Stefanizzi, R., Steri, A., Stracka, S., Strickland, V., Stringer, M., Sulis, S., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Zsücs-Balázs, J. Z., Tartaglia, R., Testera, G., Thorpe, T. N., Tonazzo, A., Torres-Lara, S., Tosti, S., Tricomi, A., Tuveri, M., Unzhakov, E. V., Usai, G., John, T. Vallivilayil, Vescovi, S., Viant, T., Viel, S., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wheadon, R. J., Williams, L., Wojcik, Ma. M., Wojcik, Ma., Xiao, X., Yang, C., Zani, A., Zenobio, F., Zichichi, A., Zuzel, G., and Zykova, M. P.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: The Aria project consists of a plant, hosting a 350 m cryogenic isotopic distillation column, the tallest ever built, which is currently in the installation phase in a mine shaft at Carbosulcis S.p.A., Nuraxi-Figus (SU), Italy. Aria is one of the pillars of the argon dark-matter search experimental program, lead by the Global Argon Dark Matter Collaboration. Aria was designed to reduce the isotopic abundance of $^{39}$Ar, a $\beta$-emitter of cosmogenic origin, whose activity poses background and pile-up concerns in the detectors, in the argon used for the dark-matter searches, the so-called Underground Argon (UAr). In this paper, we discuss the requirements, design, construction, tests, and projected performance of the plant for the isotopic cryogenic distillation of argon. We also present the successful results of isotopic cryogenic distillation of nitrogen with a prototype plant, operating the column at total reflux.
Published: 2021
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17. Fish School Search Algorithm for Constrained Optimization

Author: Alcântara, J. P. M., Monteiro-Filho, J. B., Albuquerque, I. M. C., Villar-Dias, J. L., Lacerda, M. G. P., Lima-Neto, F. B., Kacprzyk, Janusz, Series Editor, Gomide, Fernando, Advisory Editor, Kaynak, Okyay, Advisory Editor, Liu, Derong, Advisory Editor, Pedrycz, Witold, Advisory Editor, Polycarpou, Marios M., Advisory Editor, Rudas, Imre J., Advisory Editor, Wang, Jun, Advisory Editor, Abraham, Ajith, editor, Hong, Tzung-Pei, editor, Kotecha, Ketan, editor, Ma, Kun, editor, Manghirmalani Mishra, Pooja, editor, and Gandhi, Niketa, editor
Published: 2023
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18. Sensitivity of future liquid argon dark matter search experiments to core-collapse supernova neutrinos

Author: Agnes, P., Albergo, S., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alici, A., Alton, A. K., Amaudruz, P., Arcelli, S., Ave, M., Avetissov, I. Ch., Avetisov, R. I., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Barbarian, V., Olmedo, A. Barrado, Barrillon, P., Basco, A., Batignani, G., Bondar, A., Bonivento, W. M., Borisova, E., Bottino, B., Boulay, M. G., Buccino, G., Bussino, S., Busto, J., Buzulutskov, A., Cadeddu, M., Cadoni, M., Caminata, A., Canci, N., Cappello, G., Caravati, M., Cárdenas-Montes, M., Carlini, M., Carnesecchi, F., Castello, P., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cebrian, S., Ruiz, J. M. Cela, Celano, B., Chashin, S., Chepurnov, A., Chyhyrynets, E, Cicalò, C., Cifarelli, L., Cintas, D., Coccetti, F., Cocco, V., Colocci, M., Vilda, E. Conde, Consiglio, L., Copello, S., Corning, J., Covone, G., Czudak, P., D'Auria, S., Rolo, M. D. Da Rocha, Dadoun, O., Daniel, M., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Falco, A., De Filippis, G., De Gruttola, D., De Guido, G., De Rosa, G., Della Valle, M., Dellacasa, G., De Pasquale, S., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Noto, L., Dionisi, C., Di Stefano, P., Dolganov, G., Dordei, F., Doria, L., Downing, M., Erjavec, T., Diaz, M. Fernandez, Fiorillo, G., Franceschi, A., Franco, D., Frolov, E., Funicello, N., Gabriele, F., Galbiati, C., Garbini, M., Abia, P. Garcia, Gendotti, A., Ghiano, C., Giampaolo, R. A., Giganti, C., Giorgi, M. A., Giovanetti, G. K., Casanueva, V. Goicoechea, Gola, A., Diaz, R. Graciani, Grigoriev, G. Y., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A., Haranczyk, M., Hill, S., Horikawa, S., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., James, C. C., Jillings, C., Kachru, P., Kemp, A. A., Kendziora, C. L., Keppel, G., Khomyakov, A. V., Kim, S., Kish, A., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Kubankin, A., Kugathasan, R., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Langrock, S., Leyton, M., Li, X., Lidey, L., Lissia, M., Longo, G., Machulin, I. N., Mapelli, L., Marasciulli, A., Margotti, A., Mari, S. M., Maricic, J., Martínez, M., Rojas, A. D. Martinez, Martoff, C. J., Masoni, A., Mazzi, A., McDonald, A. B., Mclaughlin, J., Messina, A., Meyers, P. D., Miletic, T., Milincic, R., Moggi, A., Moharana, A., Moioli, S., Monroe, J., Morisi, S., Morrocchi, M., Mozhevitina, E. N., Mróz, T., Muratova, V. N., Muscas, C., Musenich, L., Musico, P., Nania, R., Napolitano, T., Agasson, A. Navrer, Nessi, M., Nikulin, I., Nowak, J., Oleinik, A., Oleynikov, V., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Perotti, F., Pesudo, V., Picciau, E., Pietropaolo, F., Pira, C., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D., Raffaelli, F., Ragusa, F., Ramirez, A., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescia, S., Rescigno, M., Resnati, F., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Rode, J., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Salatino, P., Samoylov, O., García, E. Sánchez, Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schlitzer, B., Scioli, G., Semenov, D. A., Shaw, B., Shchagin, A., Sheshukov, A., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Smith, B., Sokolov, A., Steri, A., Stracka, S., Strickland, V., Stringer, M., Sulis, S., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Testera, G., Thorpe, T. N., Tonazzo, A., Torres-Lara, S., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., Usai, G., John, T. Vallivilayil, Viant, T., Viel, S., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wheadon, R. J., Williams, L., Wojcik, Ma. M., Wojcik, Ma., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zani, A., Zichichi, A., Zuzel, G., and Zykova, M. P.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: Future liquid-argon DarkSide-20k and ARGO detectors, designed for direct dark matter search, will be sensitive also to core-collapse supernova neutrinos, via coherent elastic neutrino-nucleus scattering. This interaction channel is flavor-insensitive with a high-cross section, enabling for a high-statistics neutrino detection with target masses of $\sim$50~t and $\sim$360~t for DarkSide-20k and ARGO, respectively. Thanks to the low-energy threshold of $\sim$0.5~keV$_{nr}$ achievable by exploiting the ionization channel, DarkSide-20k and ARGO have the potential to discover supernova bursts throughout our galaxy and up to the Small Magellanic Cloud, respectively, assuming a 11-M$_{\odot}$ progenitor star. We report also on the sensitivity to the neutronization burst, whose electron neutrino flux is suppressed by oscillations when detected via charged current and elastic scattering. Finally, the accuracies in the reconstruction of the average and total neutrino energy in the different phases of the supernova burst, as well as its time profile, are also discussed, taking into account the expected background and the detector response., Comment: 21 pages, 8 figures
Published: 2020
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19. 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
Published: 2020
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20. Effective field theory interactions for liquid argon target in DarkSide-50 experiment

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonfini, G., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Cocco, A. G., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., DeCandia, A., DeCecco, S., DeDeo, M., DeFilippis, G., DeRosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., DiEusanio, F., D'Incecco, M., DiPietro, G., Dionisi, C., Downing, M., D'Urso, D., Edkins, E., Empl, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giagu, S., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Gorchakov, O., Goretti, A. M., Granato, F., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hosseini, B., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, Al., Ianni, An., Ippolito, V., Johnson, T. N., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., LaCommara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mapelli, L., Mari, S. M., Maricic, J., Martoff, C. J., Messina, A., Meyers, P. D., Milincic, R., Monte, A., Morrocchi, M., Muratova, V. N., Musico, P., NavrerAgasson, A., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Picciau, E., Pocar, A., Pordes, S., Poudel, S. S., Qian, H., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Riffard, Q., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Segreto, E., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stanford, C., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Trinchese, P., Unzhakov, E. V., Verducci, M., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Waldrop, T. J., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiang, X., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zhu, C., and Zuzel, G.
Subjects: High Energy Physics - Experiment, High Energy Physics - Phenomenology, Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: We reanalize data collected with the DarkSide-50 experiment and recently used to set limits on the spin-independent interaction rate of weakly interacting massive particles (WIMPs) on argon nuclei with an effective field theory framework. The dataset corresponds to a total (16660 $\pm$ 270) kg d exposure using a target of low-radioactivity argon extracted from underground sources. We obtain upper limits on the effective couplings of the 12 leading operators in the nonrelativistic systematic expansion. For each effective coupling we set constraints on WIMP-nucleon cross sections, setting upper limits between $2.4 \times 10^{-45} \, \mathrm{cm}^2$ and $2.3 \times 10^{-42} \, \mathrm{cm}^2$ (8.9 $\times 10^{-45} \, \mathrm{cm}^2$ and 6.0 $\times 10^{-42} \, \mathrm{cm}^2$) for WIMPs of mass of 100 $\mathrm{GeV/c^2}$ (1000 $\mathrm{GeV/c^2}$) at 90\% confidence level., Comment: Accepted by PRD
Published: 2020

21. Cosmic-ray anisotropies in right ascension measured by the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Covault, C. E., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Souza, V., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dhital, N., Di Matteo, A., Castro, M. L. Díaz, Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Ebr, J., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Vegas, A. L. Garcia, Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Glombitza, J., Gobbi, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Köpke, M., Mezek, G. Kukec, Awad, A. Kuotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Payeras, A. Machado, Malacari, M., Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Morlino, G., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Muzio, M., Namasaka, W. M., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Palatka, M., Pallotta, J., Panetta, M. P., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Armand, J. Perez, Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Tapia, A., Timmermans, C., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Vaclavek, L., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Ziolkowski, M., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: We present measurements of the large-scale cosmic-ray anisotropies in right ascension, using data collected by the surface detector array of the Pierre Auger Observatory over more than 14 years. We determine the equatorial dipole component, $\vec{d}_\perp$, through a Fourier analysis in right ascension that includes weights for each event so as to account for the main detector-induced systematic effects. For the energies at which the trigger efficiency of the array is small, the ``East-West'' method is employed. Besides using the data from the array with detectors separated by 1500 m, we also include data from the smaller but denser sub-array of detectors with 750 m separation, which allows us to extend the analysis down to $\sim 0.03$ EeV. The most significant equatorial dipole amplitude obtained is that in the cumulative bin above 8~EeV, $d_\perp=6.0^{+1.0}_{-0.9}$%, which is inconsistent with isotropy at the 6$\sigma$ level. In the bins below 8 EeV, we obtain 99% CL upper-bounds on $d_\perp$ at the level of 1 to 3 percent. At energies below 1 EeV, even though the amplitudes are not significant, the phases determined in most of the bins are not far from the right ascension of the Galactic center, at $\alpha_{\rm GC}=-94^\circ$, suggesting a predominantly Galactic origin for anisotropies at these energies. The reconstructed dipole phases in the energy bins above 4 EeV point instead to right ascensions that are almost opposite to the Galactic center one, indicative of an extragalactic cosmic ray origin., Comment: Accepted by ApJ
Published: 2020
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22. 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
Published: 2020
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23. Brazilian Community Report on Dark Matter

Author: Abdalla, E., Albuquerque, I. F. M., Alves, A., Barosi, L., Bazetto, M. C. Q., Batista, R. C., Bernardes, C. A., Bonifazi, C., Borges, H. A., Brito, F. A., Caramês, T. R. P., Casarini, L., Cogollo, D., Dias, A. G., Esmaili, A., Ferreira, M. M., da Silveira, G. Gil, Guzzo, M. M., Hadjimichef, D., de Holanda, P. C., Kemp, E., Lessa, A., Lichtenstein, G., Machado, A. A., Makler, M., Marra, V., Matheus, R. D., Mercadante, P. G., de Melo, T. B., Nishi, C., Nepomuceno, A., Novaes, S. F., Pimentel, V. L., Pinheiro, P. R. D., Pires, C. A., Queiroz, A. R., Queiroz, F. S., Rangel, M. ~S., Rodrigues, D. C., Rodrigues, J. G., de Souza, V., da Silva, P. S. Rodrigues, Siqueira, C., Segreto, E., Sanchez-Vega, B. L., Rosenfeld, R., Santos, J. R. L., Santos, A. C. O., Silva, R., Sokolowska, D., Teles, P. R., Tomei, T. R. F. P., Valdiviesso, G. A., Vasconcelos, P., and Viana, A.
Subjects: High Energy Physics - Phenomenology, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: This white paper summarizes the activities of the Brazilian community concerning dark matter physics and highlights the importance of financial support to Brazilian groups that are deeply involved in experimental endeavours. The flagships of the Brazilian dark matter program are the Cherenkov Telescope Array, DARKSIDE, SBN and LHC experiments, but we emphasize that smaller experiments such as DAMIC and CONNIE constitute important probes to dark sectors as well and should receive special attention. Small experimental projects showing the potential to probe new regions of parameter space of dark matter models are encouraged. On the theoretical and phenomenological side, some groups are devoted to astrophysical aspects such as the dark matter density profile while others explore the signature of dark matter models at colliders, direct and indirect detection experiments. In summary, the Brazilian dark matter community that was born not long ago has grown tremendously in the past years and now plays an important role in the hunt for a dark matter particle., Comment: 10 pages, 1 figure
Published: 2019

24. The Pierre Auger Observatory: Contributions to the 36th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2019)

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Baur, S., Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Bister, T., Biteau, J., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., de Souza, V., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dhital, N., Di Matteo, A., Castro, M. L. Díaz, Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Ferreyro, L. P., Figueira, J. M., Filipčič, A., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., García, B., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glombitza, J., Gobbi, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Hill, G. C., Hojvat, C., Holt, E. M., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Mezek, G. Kukec, Awad, A. Kuotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Lippmann, O. C., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Mathys, S., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Morlino, G., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Namasaka, W. M., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Panetta, M. P., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Poh, J., Pont, B., Pothast, M., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Tapia, A., Timmermans, C., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travaini, A., Travnicek, P., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiedeński, M., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: Contributions of the Pierre Auger Collaboration to the 36th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2019), 24 July - 1 August 2019, Madison, Wisconsin, USA., Comment: compendium of 29 proceedings for the ICRC 2019
Published: 2019

25. Measurement of the ion fraction and mobility of $^{218}$Po produced in $^{222}$Rn decays in liquid argon

Author: Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonfini, G., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chepurnov, A., Cicalo, C., Cocco, A. G., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Deo, M., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Eusanio, F., D'Incecco, M., Di Pietro, G., Dionisi, C., Downing, M., D'Urso, D., Edkins, E., Empl, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giagu, S., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Gorchakov, O., Goretti, A. M., Granato, F., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hosseini, B., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, Al., Ianni, An., Ippolito, V., Johnson, T. N., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mapelli, L., Mari, S. M., Maricic, J., Martoff, C. J., Messina, A., Meyers, P. D., Milincic, R., Monte, A., Morrocchi, M., Muratova, V. N., Musico, P., Agasson, A. Navrer, Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Picciau, E., Pocar, A., Pordes, S., Poudel, S. S., Qian, H., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Riffard, Q., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Segreto, E., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stanford, C., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Trinchese, P., Unzhakov, E. V., Verducci, M., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Waldrop, T. J., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiang, X., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zhu, C., and Zuzel, G.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: We report measurements of the charged daughter fraction of $^{218}$Po as a result of the $^{222}$Rn alpha decay, and the mobility of $^{218}$Po$^+$ ions, using radon-polonium coincidences from the $^{238}$U chain identified in 532 live-days of DarkSide-50 WIMP-search data. The fraction of $^{218}$Po that is charged is found to be 0.37$\pm$0.03 and the mobility of $^{218}$Po$^+$ is (8.6$\pm$0.1)$\times$10$^{-4}$$\frac{\text{cm}^2}{\text{Vs}}$.
Published: 2019
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26. Probing the origin of ultra-high-energy cosmic rays with neutrinos in the EeV energy range using the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Baur, S., Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Biteau, J., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., de Souza, V., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dhital, N., Di Matteo, A., Castro, M. L. Díaz, Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Ferreyro, L. P., Figueira, J. M., Filipčič, A., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., García, B., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glombitza, J., Gobbi, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Heimann, P., Hill, G. C., Hojvat, C., Holt, E. M., Homola, P., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Kuempel, D., Mezek, G. Kukec, Awad, A. Kuotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Lippmann, O. C., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Mathys, S., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Morlino, G., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Namasaka, W. M., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Panetta, M. P., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Poh, J., Pont, B., Porowski, C., Pothast, M., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Tapia, A., Timmermans, C., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travaini, A., Travnicek, P., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiedeński, M., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: Neutrinos with energies above $10^{17}$ eV are detectable with the Surface Detector Array of the Pierre Auger Observatory. The identification is efficiently performed for neutrinos of all flavors interacting in the atmosphere at large zenith angles, as well as for Earth-skimming $\tau$ neutrinos with nearly tangential trajectories relative to the earth. No neutrino candidates were found in $\sim\,14.7$ years of data taken up to 31 August 2018. This leads to restrictive upper bounds on their flux. The $90\%$ C.L. single-flavor limit to the diffuse flux of ultra-high-energy neutrinos with an $E_\nu^{-2}$ spectrum in the energy range $1.0 \times 10^{17}~{\rm eV} - 2.5 \times 10^{19}~{\rm eV}$ is $E^2 {\rm d}N_\nu/{\rm d}E_\nu < 4.4 \times 10^{-9}~{\rm GeV~cm^{-2}~s^{-1}~sr^{-1}}$, placing strong constraints on several models of neutrino production at EeV energies and on the properties of the sources of ultra-high-energy cosmic rays., Comment: Published version, 27 pages, 7 figures, 2 tables
Published: 2019
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27. Limits on point-like sources of ultra-high-energy neutrinos with the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Baur, S., Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Biteau, J., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Caracas, I., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Choi, K., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., de Souza, V., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dhital, N., Di Matteo, A., Castro, M. L. Díaz, Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Ferreyro, L. P., Figueira, J. M., Filipčič, A., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., García, B., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glombitza, J., Gobbi, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Hahn, S., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Heimann, P., Hill, G. C., Hojvat, C., Holt, E. M., Homola, P., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Kuempel, D., Mezek, G. Kukec, Awad, A. Kuotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Lippmann, O. C., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Manshanden, J., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Mathys, S., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Morlino, G., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Namasaka, W. M., Nellen, L., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Panetta, M. P., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Poh, J., Pont, B., Porowski, C., Pothast, M., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Streich, A., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Tapia, A., Timmermans, C., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travaini, A., Travnicek, P., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiedeński, M., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: With the Surface Detector array (SD) of the Pierre Auger Observatory we can detect neutrinos with energy between $10^{17}\,$eV and $10^{20}\,$eV from point-like sources across the sky, from close to the Southern Celestial Pole up to $60^\circ$ in declination, with peak sensitivities at declinations around $\sim -53^\circ$ and $\sim+55^\circ$, and an unmatched sensitivity for arrival directions in the Northern hemisphere. A search has been performed for highly-inclined air showers induced by neutrinos of all flavours with no candidate events found in data taken between 1 Jan 2004 and 31 Aug 2018. Upper limits on the neutrino flux from point-like steady sources have been derived as a function of source declination. An unrivaled sensitivity is achieved in searches for transient sources with emission lasting over an hour or less, if they occur within the field of view corresponding to the zenith angle range between $60^\circ$ and $~95^\circ$ where the SD of the Pierre Auger Observatory is most sensitive to neutrinos., Comment: 25 pages, 9 figures
Published: 2019
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28. Multi-Messenger Physics with the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Baur, S., Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Biteau, J., Blaess, S. G., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Salles, F. O. de Oliveira, de Souza, V., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dhital, N., Castro, M. L. Díaz, Diogo, F., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Ferreyro, L. P., Figueira, J. M., Filipčič, A., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., García, B., Gemmeke, H., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glombitza, J., Gobbi, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Heimann, P., Hill, G. C., Hojvat, C., Holt, E. M., Homola, P., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Jandt, I., Johnsen, J. A., Josebachuili, M., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Krause, R., Kuempel, D., Mezek, G. Kukec, Awad, A. Kuotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Lippmann, O. C., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Mathys, S., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Middendorf, L., Miramonti, L., Mitrica, B., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Morlino, G., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Nellen, L., Nguyen, P. H., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oikonomou, F., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Panetta, M. P., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Poh, J., Pont, B., Porowski, C., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Streich, A., Suarez, F., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Tapia, A., Timmermans, C., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travaini, A., Travnicek, P., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiedeński, M., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., Zong, Z., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: An overview of the multi-messenger capabilities of the Pierre Auger Observatory is presented. The techniques and performance of searching for Ultra-High Energy neutrinos, photons and neutrons are described. Some of the most relevant results are reviewed, such as stringent upper bounds that were placed to a flux of diffuse cosmogenic neutrinos and photons, bounds placed on neutrinos emitted from compact binary mergers that were detected by LIGO and Virgo during their first and second observing runs, as well as searches for high energy photons and neutrons from the Galactic center that constrain the properties of the putative Galactic PeVatron, observed by the H.E.S.S.\ collaboration. The observation of directional correlations between ultra-high energy cosmic rays and either high energy astrophysical neutrinos or specific source populations, weighted by their electromagnetic radiation, are also discussed. They constitute additional multi-messenger approaches aimed at identifying the sources of high energy cosmic rays., Comment: 28 pages, 7 figures, Review published in Frontiers in Astronomy and Space Sciences
Published: 2019
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29. Data-driven estimation of the invisible energy of cosmic ray showers with the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Baur, S., Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Biteau, J., Blaess, S. G., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Convenga, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Salles, F. O. de Oliveira, de Souza, V., Debatin, J., del Río, M., Deligny, O., Dhital, N., Castro, M. L. Díaz, Diogo, F., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Ferreyro, L. P., Figueira, J. M., Filipčič, A., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., García, B., Gemmeke, H., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glombitza, J., Gobbi, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Heimann, P., Hill, G. C., Hojvat, C., Holt, E. M., Homola, P., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Jandt, I., Johnsen, J. A., Josebachuili, M., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Krause, R., Kuempel, D., Mezek, G. Kukec, Awad, A. Kuotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Lippmann, O. C., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Mathys, S., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Middendorf, L., Miramonti, L., Mitrica, B., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Morlino, G., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Nellen, L., Nguyen, P. H., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Panetta, M. P., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Poh, J., Pont, B., Porowski, C., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Streich, A., Suarez, F., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Tapia, A., Timmermans, C., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travaini, A., Travnicek, P., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiedeński, M., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., Zong, Z., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: The determination of the primary energy of extensive air showers using the fluorescence detection technique requires an estimation of the energy carried away by particles that do not deposit all their energy in the atmosphere. This estimation is typically made using Monte Carlo simulations and thus depends on the assumed primary particle mass and on model predictions for neutrino and muon production. In this work we present a new method to obtain the invisible energy from events detected by the Pierre Auger Observatory. The method uses measurements of the muon number at ground level, and it allows us to reduce significantly the systematic uncertainties related to the mass composition and the high energy hadronic interaction models, and consequently to improve the estimation of the energy scale of the Observatory., Comment: Published version, 18 pages, 10 figures, 4 tables
Published: 2019
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30. Fish School Search Algorithm for Constrained Optimization

Author: Alcântara, J. P. M., primary, Monteiro-Filho, J. B., additional, Albuquerque, I. M. C., additional, Villar-Dias, J. L., additional, Lacerda, M. G. P., additional, and Lima-Neto, F. B., additional
Published: 2023
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31. Measurement of isotopic separation of argon with the prototype of the cryogenic distillation plant Aria for dark matter searches

Author: Aaron, E., Agnes, P., Ahmad, I., Albergo, S., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Amaudruz, P., Atzori Corona, M., Ave, M., Avetisov, I. Ch., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Barrado, A., Barrillon, P., Basco, A., Batignani, G., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Boulay, M. G., Busto, J., Cadeddu, M., Caminata, A., Canci, N., Capra, A., Caprioli, S., Caravati, M., Cargioli, N., Carlini, M., Castello, P., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cebrian, S., Cela Ruiz, J. M., Chashin, S., Chepurnov, A., Chyhyrynets, E., Cifarelli, L., Cintas, D., Citterio, M., Cleveland, B., Cocco, V., Conde Vilda, E., Consiglio, L., Copello, S., Covone, G., Czubak, M., D’Aniello, M., D’Auria, S., Da Rocha Rolo, M. D., Davini, S., De Cecco, S., De Guido, G., De Gruttola, D., De Pasquale, S., De Rosa, G., Dellacasa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Capua, F., Di Noto, L., Di Stefano, P., Dolganov, G., Dordei, F., Ellingwood, E., Erjavec, T., Farenzena, S., Fernandez Diaz, M., Fiorillo, G., Franchini, P., Franco, D., Funicello, N., Gabriele, F., Gahan, D., Galbiati, C., Gallina, G., Gallus, G., Garbini, M., Garcia Abia, P., Gendotti, A., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goicoechea Casanueva, V., Gola, A., Grauso, G., Grilli di Cortona, G., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A. L., Hamer, A., Haranczyk, M., Hessel, T., Hill, S., Horikawa, S., Hubaut, F., Hucker, J., Hugues, T., Ianni, An., Ippolito, V., Jillings, C., Jois, S., Kachru, P., Kemp, A. A., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Koulosousas, S., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Lami, N., Le Guirriec, E., Leason, E., Leoni, A., Lidey, L., Lippi, F., Lissia, M., Luzzi, L., Lychagina, O., Maccioni, N., Macfadyen, O., Machulin, I. N., Manecki, S., Manthos, I., Mapelli, L., Margotti, A., Mari, S. M., Mariani, C., Maricic, J., Marini, A., Martínez, M., Martoff, C. J., Mascia, M., Masoni, A., Matteucci, G., Mavrokoridis, K., Maxia, C., McDonald, A. B., Messina, A., Milincic, R., Mitra, A., Moharana, A., Moioli, S., Monroe, J., Moretti, E., Morrocchi, M., Mróz, T., Muratova, V. N., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Nessi, M., Nikolopoulos, K., Nowak, J., Olchansky, K., Oleinik, A., Oleynikov, V., Organtini, P., de Solórzano, A. Ortiz, Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Pesudo, V., Piacentini, S., Pietrofaccia, L., Pino, N., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Pralavorio, P., Price, D., Ragusa, F., Ramachers, Y., Razeti, M., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Roberts, A., Roberts, C., Rode, J., Rogers, G., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Sabia, M. A., Sabiu, G. M., Salomone, P., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schillaci, G., Schukman, F., Scioli, G., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Smirnova, T., Smith, B., Spadoni, F., Spangenberg, M., Stefanizzi, R., Steri, A., Stornelli, V., Stracka, S., Stringer, M., Sulis, S., Sung, A., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Taylor, A., Taylor, J., Tedesco, S., Testera, G., Thieme, K., Thorpe, T. N., Tonazzo, A., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., Vallivilayil John, T., Van Uffelen, M., Viant, T., Viel, S., Vogelaar, R. B., Vossebeld, J., Wada, M., Walczak, M. B., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Williams, L., Wingerter-Seez, I., Wojaczyński, R., Wojcik, Ma. M., Wright, T., Xie, Y., Yang, C., Zabihi, A., Zakhary, P., Zani, A., Zichichi, A., Zuzel, G., and Zykova, M. P.
Published: 2023
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32. Search for low mass dark matter in DarkSide-50: the bayesian network approach

Author: Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D’Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D’Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D’Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., Grilli di Cortona, G., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., and Zuzel, G.
Published: 2023
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33. Measurement of the average shape of longitudinal profiles of cosmic-ray air showers at the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, ez-Muñiz, J. Alvar, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Baur, S., Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Biteau, J., Blaess, S. G., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., talani, F. Ca, Cataldi, G., Cazon, L., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., ição, R. Conce, Condorelli, A., Consolati, G., Contreras, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., Almeida, R. M. d e, de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Salles, F. O. de Oliveira, de Souza, V., Debatin, J., Deligny, O., Dhital, N., Castro, M. L. Díaz, Diogo, F., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Ferreyro, L. P., Figueira, J. M., č, A. Filipči, Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., García, B., Gemmeke, H., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glombitza, J., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Heimann, P., Hill, G. C., Hojvat, C., lt, E. M. Ho, Homola, P., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Jandt, I., Johnsen, J. A., Josebachuili, M., ek, J. Jurys, Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Krause, R., Kuempel, D., Mezek, G. Kukec, Awad, A. K uotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Lippmann, O. C., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mancarella, G., Mandat, D., Manning, B. C., Mantsch, P., zzi, A. G. Maria, Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mastrodicasa, M., Mathes, H. J., Mathys, S., Matthews, J., Matthiae, G., te, E. Mayot, Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Middendorf, L., Miramonti, L., Mitrica, B., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Morlino, G., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Nellen, L., Nguyen, P. H., glinzanu, M. Niculescu-O, Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Panetta, M. P., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J ., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Poh, J., Pont, B., Porowski, C., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., hfeld, S. Querc, Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., alho, W. Rodrigues de Carv, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Saleh, A., na, G. Sali, Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schlüter, F., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stanca, D., ič, S. Stan, Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Streich, A., Suarez, F., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., ki, Z. Szadkows, Taboada, A., Taborda, O. A., Tapia, A., Timmermans, C., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travnicek, P., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, zquez, R. A. Vá, Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vink, J., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Watson, A. A., Weber, M., indl, A. We, Wiedeński, M., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., anik, M. Zavrt, Zehrer, L., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., Zong, Z., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: The profile of the longitudinal development of showers produced by ultra-high energy cosmic rays carries information related to the interaction properties of the primary particles with atmospheric nuclei. In this work, we present the first measurement of the average shower profile in traversed atmospheric depth at the Pierre Auger Observatory. The shapes of profiles are well reproduced by the Gaisser-Hillas parametrization within the range studied, for E > 10^{17.8} eV. A detailed analysis of the systematic uncertainties is performed using 10 years of data and a full detector simulation. The average shape is quantified using two variables related to the width and asymmetry of the profile, and the results are compared with predictions of hadronic interaction models for different primary particles., Comment: Published version, 20 pages, 6 figures, 2 tables
Published: 2018
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34. Large-scale cosmic-ray anisotropies above 4 EeV measured by the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Baur, S., Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Biteau, J., Blaess, S. G., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Consolati, G., Contreras, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., de Souza, V., Debatin, J., Deligny, O., Dhital, N., Castro, M. L. Díaz, Diogo, F., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Ferreyro, L. P., Figueira, J. M., Filipčič, A., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., García, B., Gemmeke, H., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glombitza, J., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Heimann, P., Hill, G. C., Hojvat, C., Holt, E. M., Homola, P., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Jandt, I., Johnsen, J. A., Josebachuili, M., Jurysek, J., Kääpä, A., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Krause, R., Kuempel, D., Mezek, G. Kukec, Awad, A. Kuotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mallamaci, M., Mancarella, G., Mandat, D., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mathes, H. J., Mathys, S., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Middendorf, L., Miramonti, L., Mitrica, B., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Morlino, G., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Nellen, L., Nguyen, P. H., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Poh, J., Pont, B., Porowski, C., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Saleh, A., Salina, G., Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Streich, A., Suarez, F., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Tapia, A., Timmermans, C., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travnicek, P., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vázquez, R. A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Wainberg, O., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiedeński, M., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., Zong, Z., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: We present a detailed study of the large-scale anisotropies of cosmic rays with energies above 4 EeV measured using the Pierre Auger Observatory. For the energy bins [4,8] EeV and $E\geq 8$ EeV, the most significant signal is a dipolar modulation in right ascension at energies above 8 EeV, as previously reported. In this paper we further scrutinize the highest-energy bin by splitting it into three energy ranges. We find that the amplitude of the dipole increases with energy above 4 EeV. The growth can be fitted with a power law with index $\beta=0.79\pm 0.19$. The directions of the dipoles are consistent with an extragalactic origin of these anisotropies at all the energies considered. Additionally we have estimated the quadrupolar components of the anisotropy: they are not statistically significant. We discuss the results in the context of the predictions from different models for the distribution of ultrahigh-energy sources and cosmic magnetic fields., Comment: Published version, 16 pages, 7 figures, 8 tables
Published: 2018
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35. Observation of inclined EeV air showers with the radio detector of the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Arsene, N., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Baur, S., Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Biteau, J., Blaess, S. G., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Calcagni, L., Cancio, A., Canfora, F., Carceller, J. M., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Collica, L., Coluccia, M. R., Conceição, R., Consolati, G., Contreras, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., D'Amico, S., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., de Souza, V., Debatin, J., Deligny, O., Dhital, N., Castro, M. L. Díaz, Diogo, F., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Escobar, C. O., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Ferreyro, L. P., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Gaïor, R., García, B., Gemmeke, H., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glaser, C., Glombitza, J., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Heimann, P., Hill, G. C., Hojvat, C., Holt, E. M., Homola, P., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Jandt, I., Johnsen, J. A., Josebachuili, M., Jurysek, J., Kääpä, A., Kambeitz, O., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, J., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Krause, R., Kuempel, D., Mezek, G. Kukec, Kunka, N., Awad, A. Kuotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Lenok, V., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mallamaci, M., Mandat, D., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Mathes, H. J., Mathys, S., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina, C., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Middendorf, L., Miramonti, L., Mitrica, B., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Morlino, G., Mostafá, M., Müller, A. L., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Nellen, L., Nguyen, P. H., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Niemietz, L., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A, Núñez, L. A., Oikonomou, F., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Paul, T., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Poh, J., Pont, B., Porowski, C., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Quel, E. J., Querchfeld, S., Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Fernandez, G. Rodriguez, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Saleh, A., Salina, G., Sánchez, F., Sanchez-Lucas, P., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Savina, P., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulz, A., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Segreto, A., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Soriano, J. F., Souchard, J., Squartini, R., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Strafella, F., Streich, A., Suarez, F., Suárez-Durán, M., Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Swain, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Timmermans, C., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travnicek, P., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vázquez, R. A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Wainberg, O., Walz, D., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiedeński, M., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zehrer, L., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., Zong, Z., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, High Energy Physics - Experiment
Abstract: With the Auger Engineering Radio Array (AERA) of the Pierre Auger Observatory, we have observed the radio emission from 561 extensive air showers with zenith angles between 60$^\circ$ and 84$^\circ$. In contrast to air showers with more vertical incidence, these inclined air showers illuminate large ground areas of several km$^2$ with radio signals detectable in the 30 to 80\,MHz band. A comparison of the measured radio-signal amplitudes with Monte Carlo simulations of a subset of 50 events for which we reconstruct the energy using the Auger surface detector shows agreement within the uncertainties of the current analysis. As expected for forward-beamed radio emission undergoing no significant absorption or scattering in the atmosphere, the area illuminated by radio signals grows with the zenith angle of the air shower. Inclined air showers with EeV energies are thus measurable with sparse radio-antenna arrays with grid sizes of a km or more. This is particularly attractive as radio detection provides direct access to the energy in the electromagnetic cascade of an air shower, which in case of inclined air showers is not accessible by arrays of particle detectors on the ground., Comment: Published version, 14 pages, 12 figures
Published: 2018
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36. Low-Mass Dark Matter Search with the DarkSide-50 Experiment

Author: The DarkSide Collaboration, 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., Abia, P. Garcia, 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., Agasson, A. Navrer, 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., 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.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics
Abstract: We present the results of a search for dark matter WIMPs in the mass range below 20 GeV/c^2 using a target of low-radioactivity argon. The data were obtained using the DarkSide-50 apparatus at Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS). The analysis is based on the ionization signal, for which the DarkSide-50 time projection chamber is fully efficient at 0.1 keVee. The observed rate in the detector at 0.5 keVee is about 1.5 events/keVee/kg/day and is almost entirely accounted for by known background sources. We obtain a 90% C.L. exclusion limit above 1.8 GeV/c^2 for the spin-independent cross section of dark matter WIMPs on nucleons, extending the exclusion region for dark matter below previous limits in the range 1.8-6 GeV/c^2., Comment: 9 pages, 8 figures; submission accepted by journal
Published: 2018
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37. DarkSide-50 532-day Dark Matter Search with Low-Radioactivity Argon

Author: The DarkSide Collaboration, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Araujo, G. R., 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., Chepurnov, A., Cicalò, C., Cocco, A. G., Covone, G., D'Angelo, D., D'Incecco, M., D'Urso, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Deo, M., De Filippis, G., De Rosa, G., De Vincenzi, M., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Dionisi, C., Downing, M., Edkins, E., Empl, A., Fan, A., Fiorillo, G., Fitzpatrick, R. S., Fomenko, K., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giagu, S., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Gorchakov, O., Goretti, A. M., Granato, F., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hosseini, B., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., James, I., Johnson, T. N., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., 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., Monte, A., Morrocchi, M., Mount, B. J., Muratova, V. N., Musico, P., Agasson, A. Navrer, Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Pocar, A., Pordes, S., Poudel, S. S., 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., Savarese, C., Schlitzer, B., Segreto, E., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stanford, C., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Trinchese, P., Unzhakov, E. V., Verducci, M., Vishneva, A., Vogelaar, B., Wada, M., Waldrop, T. J., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiang, X., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zhu, C., and Zuzel, G.
Subjects: Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: The DarkSide-50 direct-detection dark matter experiment is a dual-phase argon time projection chamber operating at Laboratori Nazionali del Gran Sasso. This paper reports on the blind analysis of a (16,660+-270) kg d exposure using a target of low-radioactivity argon extracted from underground sources. We find no events in the dark matter selection box and set a 90% C.L. upper limit on the dark matter-nucleon spin-independent cross section of 1.14E-44 cm^2 (3.78E-44 cm^2, 3.43E-43 cm^2) for a WIMP mass of 100 GeV/c^2 (1 TeV/c^2, 10 TeV/c^2)., Comment: 17 pages, 13 figures. V3 changes: updates for clarity for publication, additional figure
Published: 2018
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38. Constraints on Sub-GeV Dark Matter-Electron Scattering from the DarkSide-50 Experiment

Author: The DarkSide Collaboration, 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., Abia, P. Garcia, 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., Agasson, A. Navrer, 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.
Subjects: Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics
Abstract: We present new constraints on sub-GeV dark matter particles scattering off electrons in argon based on an analysis of ionization signal data from the DarkSide-50 detector., Comment: replaced with published version
Published: 2018
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39. Electroluminescence pulse shape and electron diffusion in liquid argon measured in a dual-phase TPC

Author: Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Asner, D. M., Ave, M. P., Back, H. O., Baldin, B., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonfini, G., Bonivento, W., Bossa, M., 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., Chepurnov, A., Cicalo, C., 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., Edkins, E., Fan, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Gabriele, F., Gabrieli, A., Galbiati, C., Giagu, S., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., Granato, F., Gromov, M., Guan, M., Guardinbcerri, Y., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, An., James, I., Johnson, T. N., Keeter, K., Kendziora, C. L., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., Li, X., Lissia, M., Loer, B., Longo, G., Ma, Y., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mari, S. M., Maricic, J., Martoff, C. J., Messina, A., Meyers, P. D., Milincic, R., Monte, A., Morrocchi, M., Mount, B. J., Muratova, V. N., Musico, P., Agasson, A. Navrer, Nozdrina, A., Oleinik, A., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pazzona, F., Pelczar, K., Pelliccia, N., Pocar, A., Pordes, S., Qian, H., 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., Savarese, C., Schlitzer, B., Segreto, E., Semenov, D. A., Sheshukov, A., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stanford, C., 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., Walker, S., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiang, X., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zhu, C., and Zuzel, G.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: We report the measurement of the longitudinal diffusion constant in liquid argon with the DarkSide-50 dual-phase time projection chamber. The measurement is performed at drift electric fields of 100 V/cm, 150 V/cm, and 200 V/cm using high statistics $^{39}$Ar decays from atmospheric argon. We derive an expression to describe the pulse shape of the electroluminescence signal (S2) in dual-phase TPCs. The derived S2 pulse shape is fit to events from the uppermost portion of the TPC in order to characterize the radial dependence of the signal. The results are provided as inputs to the measurement of the longitudinal diffusion constant DL, which we find to be (4.12 $\pm$ 0.04) cm$^2$/s for a selection of 140keV electron recoil events in 200V/cm drift field and 2.8kV/cm extraction field. To study the systematics of our measurement we examine datasets of varying event energy, field strength, and detector volume yielding a weighted average value for the diffusion constant of (4.09 $\pm$ 0.09) cm$^2$ /s. The measured longitudinal diffusion constant is observed to have an energy dependence, and within the studied energy range the result is systematically lower than other results in the literature.
Published: 2018
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40. Indication of anisotropy in arrival directions of ultra-high-energy cosmic rays through comparison to the flux pattern of extragalactic gamma-ray sources

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Arsene, N., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Beatty, J. J., Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Biteau, J., Blaess, S. G., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Brancus, I., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Cancio, A., Canfora, F., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Chavez, A. G., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Collica, L., Coluccia, M. R., Conceição, R., Consolati, G., Contreras, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Cronin, J., D'Amico, S., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., de Souza, V., Debatin, J., Deligny, O., Castro, M. L. Díaz, Diogo, F., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Erfani, M., Escobar, C. O., Espadanal, J., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Gaïor, R., García, B., Gaté, F., Gemmeke, H., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glaser, C., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, González, N., Gorgi, A., Grillo, A. F., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Heimann, P., Herve, A. E., Hill, G. C., Hojvat, C., Holt, E., Homola, P., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Jandt, I., Johnsen, J. A., Josebachuili, M., Jurysek, J., Kääpä, A., Kambeitz, O., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, E., Kemp, J., Kieckhafer, R. M., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Krause, R., Krohm, N., Kuempel, D., Mezek, G. Kukec, Kunka, N., Awad, A. Kuotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Lauscher, M., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Link, K., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mallamaci, M., Mandat, D., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Meza, J. J. Masías, Mathes, H. J., Mathys, S., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina, C., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Middendorf, L., Miramonti, L., Mitrica, B., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Morlino, G., Mostafá, M., Müller, A. L., Müller, G., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Naranjo, I., Nellen, L., Nguyen, P. H., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Niemietz, L., Niggemann, T., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Núñez, L. A., Oikonomou, F., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Paul, T., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Plum, M., Poh, J., Porowski, C., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Quel, E. J., Querchfeld, S., Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Fernandez, G. Rodriguez, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Saleh, A., Salina, G., Sánchez, F., Sanchez-Lucas, P., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulz, A., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Segreto, A., Shadkam, A., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Sonntag, S., Soriano, J. F., Squartini, R., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Strafella, F., Streich, A., Suarez, F., Durán, M. Suarez, Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Swain, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Theodoro, V. M., Timmermans, C., Peixoto, C. J. Todero, Tomankova, L., Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travnicek, P., Trini, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Aar, G., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vázquez, R. A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Wainberg, O., Walz, D., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiedeński, M., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., Zong, Z., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics
Abstract: A new analysis of the dataset from the Pierre Auger Observatory provides evidence for anisotropy in the arrival directions of ultra-high-energy cosmic rays on an intermediate angular scale, which is indicative of excess arrivals from strong, nearby sources. The data consist of 5514 events above 20 EeV with zenith angles up to 80 deg recorded before 2017 April 30. Sky models have been created for two distinct populations of extragalactic gamma-ray emitters: active galactic nuclei from the second catalog of hard Fermi-LAT sources (2FHL) and starburst galaxies from a sample that was examined with Fermi-LAT. Flux-limited samples, which include all types of galaxies from the Swift-BAT and 2MASS surveys, have been investigated for comparison. The sky model of cosmic-ray density constructed using each catalog has two free parameters, the fraction of events correlating with astrophysical objects and an angular scale characterizing the clustering of cosmic rays around extragalactic sources. A maximum-likelihood ratio test is used to evaluate the best values of these parameters and to quantify the strength of each model by contrast with isotropy. It is found that the starburst model fits the data better than the hypothesis of isotropy with a statistical significance of 4.0 sigma, the highest value of the test statistic being for energies above 39 EeV. The three alternative models are favored against isotropy with 2.7-3.2 sigma significance. The origin of the indicated deviation from isotropy is examined and prospects for more sensitive future studies are discussed., Comment: Published version, 10 pages, 3 figures, 2 tables
Published: 2018
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41. Inferences on Mass Composition and Tests of Hadronic Interactions from 0.3 to 100 EeV using the water-Cherenkov Detectors of the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Samarai, I. Al, Albuquerque, I. F. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Arqueros, F., Arsene, N., Asorey, H., Assis, P., Aublin, J., Avila, G., Badescu, A. M., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Beatty, J. J., Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Biteau, J., Blaess, S. G., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Brancus, I., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Cancio, A., Canfora, F., Caramete, L., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Chavez, A. G., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Clay, R. W., Cobos, A., Colalillo, R., Coleman, A., Collica, L., Coluccia, M. R., Conceição, R., Consolati, G., Contreras, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Cronin, J., D'Amico, S., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., de Souza, V., Debatin, J., Deligny, O., Castro, M. L. Díaz, Diogo, F., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Erfani, M., Escobar, C. O., Espadanal, J., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fratu, O., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Gaior, R., García, B., Garcia-Pinto, D., Gaté, F., Gemmeke, H., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glaser, C., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, González, N., Gorgi, A., Gorham, P., Grillo, A. F., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Harton, J. L., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Heimann, P., Herve, A. E., Hill, G. C., Hojvat, C., Holt, E., Homola, P., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Jandt, I., Johnsen, J. A., Josebachuili, M., Jurysek, J., Kääpä, A., Kambeitz, O., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, E., Kemp, J., Kieckhafer, R. M., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Krause, R., Krohm, N., Kuempel, D., Mezek, G. Kukec, Kunka, N., Awad, A. Kuotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Lauscher, M., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Link, K., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mallamaci, M., Mandat, D., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Meza, J. J. Masías, Mathes, H. J., Mathys, S., Matthews, J., Matthews, J. A. J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina, C., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Middendorf, L., Miramonti, L., Mitrica, B., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Müller, G., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Naranjo, I., Nellen, L., Nguyen, P. H., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Niemietz, L., Niggemann, T., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Núñez, L. A., Ochilo, L., Oikonomou, F., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Paul, T., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Piegaia, R., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Plum, M., Porowski, C., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Quel, E. J., Querchfeld, S., Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Fernandez, G. Rodriguez, Rojo, J. Rodriguez, Rogozin, D., Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Saleh, A., Greus, F. Salesa, Salina, G., Sánchez, F., Sanchez-Lucas, P., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulz, A., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Segreto, A., Shadkam, A., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Śmiałkowski, A., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Sonntag, S., Squartini, R., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Strafella, F., Streich, A., Suarez, F., Durán, M. Suarez, Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Swain, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Theodoro, V. M., Timmermans, C., Peixoto, C. J. Todero, Tomankova, L., Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travnicek, P., Trini, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Aar, G., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Varner, G., Vázquez, R. A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Wainberg, O., Walz, D., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., Zong, Z., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: We present a new method for probing the hadronic interaction models at ultra-high energy and extracting details about mass composition. This is done using the time profiles of the signals recorded with the water-Cherenkov detectors of the Pierre Auger Observatory. The profiles arise from a mix of the muon and electromagnetic components of air-showers. Using the risetimes of the recorded signals we define a new parameter, which we use to compare our observations with predictions from simulations. We find, firstly, inconsistencies between our data and predictions over a greater energy range and with substantially more events than in previous studies. Secondly, by calibrating the new parameter with fluorescence measurements from observations made at the Auger Observatory, we can infer the depth of shower maximum for a sample of over 81,000 events extending from 0.3 EeV to over 100 EeV. Above 30 EeV, the sample is nearly fourteen times larger than currently available from fluorescence measurements and extending the covered energy range by half a decade. The energy dependence of the average depth of shower maximum is compared to simulations and interpreted in terms of the mean of the logarithmic mass. We find good agreement with previous work and extend the measurement of the mean depth of shower maximum to greater energies than before, reducing significantly the statistical uncertainty associated with the inferences about mass composition., Comment: 21 pages; 18 figures; version accepted for publication in Phys. Rev. D
Published: 2017

42. Search for High-energy Neutrinos from Binary Neutron Star Merger GW170817 with ANTARES, IceCube, and the Pierre Auger Observatory

Author: Albert, A., Andre, M., Anghinolfi, M., Ardid, M., Aubert, J. -J., Aublin, J., Avgitas, T., Baret, B., Barrios-Marti, J., Basa, S., Belhorma, B., Bertin, V., Biagi, S., Bormuth, R., Bourret, S., Bouwhuis, M. C., Branzacs, H., Bruijn, R., Brunner, J., Busto, J., Capone, A., Caramete, L., Carr, J., Celli, S., Moursli, R. Cherkaoui El, Chiarusi, T., Circella, M., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Coniglione, R., Costantini, H., Coyle, P., Creusot, A., Diaz, A. F., Deschamps, A., De Bonis, G., Distefano, C., Di Palma, I., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drouhin, D., Eberl, T., Bojaddaini, I. El, Khayati, N. El, Elsasser, D., Enzenhofer, A., Ettahiri, A., Fassi, F., Felis, I., Fusco, L. A., Gay, P., Giordano, V., Glotin, H., Gregoire, T., Ruiz, R. Gracia, Graf, K., Hallmann, S., van Haren, H., Heijboer, A. J., Hello, Y., Hernandez-Rey, J. J., Hossl, J., Hofestadt, J., Illuminati, G., James, C. W., de Jong, M., Jongen, M., Kadler, M., Kalekin, O., Katz, U., Kiessling, D., Kouchner, A., Kreter, M., Kreykenbohm, I., Kulikovskiy, V., Lachaud, C., Lahmann, R., Lefèvre, D., Leonora, E., Lotze, M., Loucatos, S., Marcelin, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Martinez-Mora, J. A., Mele, R., Melis, K., Michael, T., Migliozzi, P., Moussa, A., Navas, S., Nezri, E., Organokov, M., Puavualacs, G. E., Pellegrino, C., Perrina, C., Piattelli, P., Popa, V., Pradier, T., Quinn, L., Racca, C., Riccobene, G., Sanchez-Losa, A., Saldaña, M., Salvadori, I., Samtleben, D. F. E., Sanguineti, M., Sapienza, P., Schussler, F., Sieger, C., Spurio, M., Stolarczyk, Th., Taiuti, M., Tayalati, Y., Trovato, A., Turpin, D., Tonnis, C., Vallage, B., Van Elewyck, V., Versari, F., Vivolo, D., Vizzoca, A., Wilms, J., Zornoza, J. D., Zuñiga, J., Aartsen, M. G., Ackermann, M., Adams, J., Aguilar, J. A., Ahlers, M., Ahrens, M., Samarai, I. 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R., Kohnen, G., Koirala, R., Kolanoski, H., Kopke, L., Kopper, C., Kopper, S., Koschinsky, J. P., Koskinen, D. J., Kowalski, M., Krings, K., Kroll, M., Kruckl, G., Kunnen, J., Kunwar, S., Kurahashi, N., Kuwabara, T., Kyriacou, A., Labare, M., Lanfranchi, J. L., Larson, M. J., Lauber, F., Lesiak-Bzdak, M., Leuermann, M., Liu, Q. R., Lu, L., Lunemann, J., Luszczak, W., Madsen, J., Maggi, G., Mahn, K. B. M., Mancina, S., Maruyama, R., Mase, K., Maunu, R., McNally, F., Meagher, K., Medici, M., Meier, M., Menne, T., Merino, G., Meures, T., Miarecki, S., Micallef, J., Momente, G., Montaruli, T., Moore, R. W., Moulai, M., Nahnhauer, R., Nakarmi, P., Naumann, U., Neer, G., Niederhausen, H., Nowicki, S. C., Nygren, D. R., Pollmann, A. Obertacke, Olivas, A., O'Murchadha, A., Palczewski, T., Pandya, H., Pankova, D. V., Peiffer, P., Pepper, J. A., Heros, C. Perez de los, Pieloth, D., Pinat, E., Plum, M., Pranav, D., Price, P. B., Przybylski, G. 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G., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Bohavcova, M., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Brancus, I., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Cancio, A., Canfora, F., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Chavez, A. G., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Collica, L., Coluccia, M. R., Conceiccão, R., Consolati, G., Contreras, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Cronin, J., D'Amico, S., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., Day, J. A., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., de Souza, V., Debatin, J., Deligny, O., Castro, M. L. Diaz, Diogo, F., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Erfani, M., Escobar, C. 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H., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Niemietz, L., Niggemann, T., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Novzka, L., Nuñez, L. A., Oikonomou, F., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Paul, T., Pech, M., Pedreira, F., Pcekala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Poh, J., Porowski, C., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Quel, E. J., Querchfeld, S., Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Fernandez, G. Rodriguez, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Saleh, A., Salina, G., Sanchez, F., Sanchez-Lucas, P., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schovanek, P., Schroder, F. G., Schroder, S., Schulz, A., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Segreto, A., Shadkam, A., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Šmida, R., Snow, G. R., Sommers, P., Sonntag, S., Soriano, J. F., Squartini, R., Stanca, D., Stanivc, S., Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Strafella, F., Streich, A., Suarez, F., Duran, M. Suarez, Sudholz, T., Suomijarvi, T., Supanitsky, A. D., Šupik, J., Swain, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Timmermans, C., Peixoto, C. J. Todero, Tomankova, L., Tome, B., Elipe, G. Torralba, Travnicek, P., Trini, M., Tueros, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdes, no, I. Vali, Valore, L., van Aar, G., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cardenas, B. Vargas, Vazquez, R. A., Veberivc, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., nor, L. Villase, Vorobiov, S., Wahlberg, H., Wainberg, O., Walz, D., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiedenski, M., Wiencke, L., Wilczynski, H., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., Zong, Z., Zuccarello, F., Abbott, B. P., Abbott, R., Abbott, T. D., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adams, T., Addesso, P., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Afrough, M., Agarwal, B., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O. D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Allen, B., Allen, G., Allocca, A., Altin, P. A., Amato, A., Ananyeva, A., Anderson, S. B., Anderson, W. G., Angelova, S. V., Antier, S., Appert, S., Arai, K., Araya, M. C., Areeda, J. S., Arnaud, N., Arun, K. G., Ascenzi, S., Ashton, G., Ast, M., Aston, S. M., Astone, P., Atallah, D. V., Aufmuth, P., Aulbert, C., AultONeal, K., Austin, C., Avila-Alvarez, A., Babak, S., Bacon, P., Bader, M. K. M., Bae, S., Baker, P. T., Baldaccini, F., Ballardin, G., Ballmer, S. W., Banagiri, S., Barayoga, J. C., Barclay, S. E., Barish, B. C., Barker, D., Barkett, K., Barone, F., Barr, B., Barsotti, L., Barsuglia, M., Barta, D., Bartlett, J., Bartos, I., Bassiri, R., Basti, A., Batch, J. C., Bawaj, M., Bayley, J. C., Bazzan, M., Becsy, B., Beer, C., Bejger, M., Belahcene, I., Bell, A. S., Berger, B. K., Bergmann, G., Bero, J. J., Berry, C. P. L., Bersanetti, D., Bertolini, A., Betzwieser, J., Bhagwat, S., Bhandare, R., Bilenko, I. A., Billingsley, G., Billman, C. R., Birch, J., Birney, R., Birnholtz, O., Biscans, S., Biscoveanu, S., Bisht, A., Bitossi, M., Biwer, C., Bizouard, M. A., Blackburn, J. K., Blackman, J., Blair, C. D., Blair, D. G., Blair, R. M., Bloemen, S., Bock, O., Bode, N., Boer, M., Bogaert, G., Bohe, A., Bondu, F., Bonilla, E., Bonnand, R., Boom, B. A., Bork, R., Boschi, V., Bose, S., Bossie, K., Bouffanais, Y., Bozzi, A., Bradaschia, C., Brady, P. R., Branchesi, M., Brau, J. E., Briant, T., Brillet, A., Brinkmann, M., Brisson, V., Brockill, P., Broida, J. E., Brooks, A. F., Brown, D. A., Brown, D. D., Brunett, S., Buchanan, C. C., Buikema, A., Bulik, T., Bulten, H. J., Buonanno, A., Buskulic, D., Buy, C., Byer, R. L., Cabero, M., Cadonati, L., Cagnoli, G., Cahillane, C., Bustillo, J. Calderon, Callister, T. A., Calloni, E., Camp, J. B., Canepa, M., Canizares, P., Cannon, K. C., Cao, H., Cao, J., Capano, C. D., Capocasa, E., Carbognani, F., Caride, S., Carney, M. F., Diaz, J. Casanueva, Casentini, C., Caudill, S., Cavaglià, M., Cavalier, F., Cavalieri, R., Cella, G., Cepeda, C. B., Cerda-Duran, P., Cerretani, G., Cesarini, E., Chamberlin, S. J., Chan, M., Chao, S., Charlton, P., Chase, E., Chassande-Mottin, E., Chatterjee, D., Cheeseboro, B. D., Chen, H. Y., Chen, X., Chen, Y., Cheng, H. -P., Chia, H., Chincarini, A., Chiummo, A., Chmiel, T., Cho, H. S., Cho, M., Chow, J. H., Christensen, N., Chu, Q., Chua, A. J. K., Chua, S., Chung, A. K. W., Chung, S., Ciani, G., Ciolfi, R., Cirelli, C. E., Cirone, A., Clara, F., Clark, J. A., Clearwater, P., Cleva, F., Cocchieri, C., Coccia, E., Cohadon, P. -F., Cohen, D., Colla, A., Collette, C. G., Cominsky, L. R., Constancio Jr., M., Conti, L., Cooper, S. J., Corban, P., Corbitt, T. R., Cordero-Carrion, I., Corley, K. R., Cornish, N., Corsi, A., Cortese, S., Costa, C. A., Coughlin, M. W., Coughlin, S. B., Coulon, J. -P., Countryman, S. T., Couvares, P., Covas, P. B., Cowan, E. E., Coward, D. M., Cowart, M. J., Coyne, D. C., Coyne, R., Creighton, J. D. E., Creighton, T. D., Cripe, J., Crowder, S. G., Cullen, T. J., Cumming, A., Cunningham, L., Cuoco, E., Canton, T. Dal, Dalya, G., Danilishin, S. L., D'Antonio, S., Danzmann, K., Dasgupta, A., Costa, C. F. Da Silva, Dattilo, V., Dave, I., Davier, M., Davis, D., Daw, E. J., Day, B., De, S., DeBra, D., Degallaix, J., De Laurentis, M., Deleglise, S., Del Pozzo, W., Demos, N., Denker, T., Dent, T., De Pietri, R., Dergachev, V., De Rosa, R., DeRosa, R. T., De Rossi, C., DeSalvo, R., de Varona, O., Devenson, J., Dhurandhar, S., Diaz, M. C., Di Fiore, L., Di Giovanni, M., Di Girolamo, T., Di Lieto, A., Di Pace, S., Di Renzo, F., Doctor, Z., Dolique, V., Donovan, F., Dooley, K. L., Doravari, S., Dorrington, I., Douglas, R., Alvarez, M. Dovale, Downes, T. P., Drago, M., Dreissigacker, C., Driggers, J. C., Du, Z., Ducrot, M., Dupej, P., Dwyer, S. E., Edo, T. B., Edwards, M. C., Effler, A., Eggenstein, H. -B., Ehrens, P., Eichholz, J., Eikenberry, S. S., Eisenstein, R. A., Essick, R. C., Estevez, D., Etienne, Z. B., Etzel, T., Evans, M., Evans, T. M., Factourovich, M., Fafone, V., Fair, H., Fairhurst, S., Fan, X., Farinon, S., Farr, B., Farr, W. M., Fauchon-Jones, E. J., Favata, M., Fays, M., Fee, C., Fehrmann, H., Feicht, J., Fejer, M. M., Fernandez-Galiana, A., Ferrante, I., Ferreira, E. C., Ferrini, F., Fidecaro, F., Finstad, D., Fiori, I., Fiorucci, D., Fishbach, M., Fisher, R. P., Fitz-Axen, M., Flaminio, R., Fletcher, M., Fong, H., Font, J. A., Forsyth, P. W. F., Forsyth, S. S., Fournier, J. -D., Frasca, S., Frasconi, F., Frei, Z., Freise, A., Frey, R., Frey, V., Fries, E. M., Fritschel, P., Frolov, V. V., Fulda, P., Fyffe, M., Gabbard, H., Gadre, B. U., Gaebel, S. M., Gair, J. R., Gammaitoni, L., Ganija, M. R., Gaonkar, S. G., Garcia-Quiros, C., Garufi, F., Gateley, B., Gaudio, S., Gaur, G., Gayathri, V., Gehrels, N., Gemme, G., Genin, E., Gennai, A., George, D., George, J., Gergely, L., Germain, V., Ghonge, S., Ghosh, Abhirup, Ghosh, Archisman, Ghosh, S., Giaime, J. A., Giardina, K. D., Giazotto, A., Gill, K., Glover, L., Goetz, E., Goetz, R., Gomes, S., Goncharov, B., Gonzalez, G., Castro, J. M. Gonzalez, Gopakumar, A., Gorodetsky, M. L., Gossan, S. E., Gosselin, M., Gouaty, R., Grado, A., Graef, C., Granata, M., Grant, A., Gras, S., Gray, C., Greco, G., Green, A. C., Gretarsson, E. M., Groot, P., Grote, H., Grunewald, S., Gruning, P., Guidi, G. M., Guo, X., Gupta, A., Gupta, M. K., Gushwa, K. E., Gustafson, E. K., Gustafson, R., Halim, O., Hall, B. R., Hall, E. D., Hamilton, E. Z., Hammond, G., Haney, M., Hanke, M. M., Hanks, J., Hanna, C., Hannam, M. D., Hannuksela, O. A., Hanson, J., Hardwick, T., Harms, J., Harry, G. M., Harry, I. W., Hart, M. J., Haster, C. -J., Haughian, K., Healy, J., Heidmann, A., Heintze, M. C., Heitmann, H., Hello, P., Hemming, G., Hendry, M., Heng, I. S., Hennig, J., Heptonstall, A. W., Heurs, M., Hild, S., Hinderer, T., Hoak, D., Hofman, D., Holt, K., Holz, D. E., Hopkins, P., Horst, C., Hough, J., Houston, E. A., Howell, E. J., Hreibi, A., Hu, Y. M., Huerta, E. A., Huet, D., Hughey, B., Husa, S., Huttner, S. H., Huynh-Dinh, T., Indik, N., Inta, R., Intini, G., Isa, H. N., Isac, J. -M., Isi, M., Iyer, B. R., Izumi, K., Jacqmin, T., Jani, K., Jaranowski, P., Jawahar, S., Jimenez-Forteza, F., Johnson, W. W., Jones, D. I., Jones, R., Jonker, R. J. G., Ju, L., Junker, J., Kalaghatgi, C. V., Kalogera, V., Kamai, B., Kandhasamy, S., Kang, G., Kanner, J. B., Kapadia, S. J., Karki, S., Karvinen, K. S., Kasprzack, M., Katolik, M., Katsavounidis, E., Katzman, W., Kaufer, S., Kawabe, K., Kefelian, F., Keitel, D., Kemball, A. J., Kennedy, R., Kent, C., Key, J. S., Khalili, F. Y., Khan, I., Khan, S., Khan, Z., Khazanov, E. A., Kijbunchoo, N., Kim, Chunglee, Kim, J. C., Kim, K., Kim, W., Kim, W. S., Kim, Y. -M., Kimbrell, S. J., King, E. J., King, P. J., Kinley-Hanlon, M., Kirchhoff, R., Kissel, J. S., Kleybolte, L., Klimenko, S., Knowles, T. D., Koch, P., Koehlenbeck, S. M., Koley, S., Kondrashov, V., Kontos, A., Korobko, M., Korth, W. Z., Kowalska, I., Kozak, D. B., Kramer, C., Kringel, V., Krishnan, B., Krolak, A., Kuehn, G., Kumar, P., Kumar, R., Kumar, S., Kuo, L., Kutynia, A., Kwang, S., Lackey, B. D., Lai, K. H., Landry, M., Lang, R. N., Lange, J., Lantz, B., Lanza, R. K., Lartaux-Vollard, A., Lasky, P. D., Laxen, M., Lazzarini, A., Lazzaro, C., Leaci, P., Leavey, S., Lee, C. H., Lee, H. K., Lee, H. M., Lee, H. W., Lee, K., Lehmann, J., Lenon, A., Leonardi, M., Leroy, N., Letendre, N., Levin, Y., Li, T. G. F., Linker, S. D., Littenberg, T. B., Liu, J., Lo, R. K. L., Lockerbie, N. A., London, L. T., Lord, J. E., Lorenzini, M., Loriette, V., Lormand, M., Losurdo, G., Lough, J. D., Lousto, C. O., Lovelace, G., Luck, H., Lumaca, D., Lundgren, A. P., Lynch, R., Ma, Y., Macas, R., Macfoy, S., Machenschalk, B., MacInnis, M., Macleod, D. M., Hernandez, I. Maga na, na-Sandoval, F. Maga, Zertuche, L. Maga na, Magee, R. M., Majorana, E., Maksimovic, I., Man, N., Mandic, V., Mangano, V., Mansell, G. L., Manske, M., Mantovani, M., Marchesoni, F., Marion, F., Marka, S., Marka, Z., Markakis, C., Markosyan, A. S., Markowitz, A., Maros, E., Marquina, A., Martelli, F., Martellini, L., Martin, I. W., Martin, R. M., Martynov, D. V., Mason, K., Massera, E., Masserot, A., Massinger, T. J., Masso-Reid, M., Mastrogiovanni, S., Matas, A., Matichard, F., Matone, L., Mavalvala, N., Mazumder, N., McCarthy, R., McClelland, D. E., McCormick, S., McCuller, L., McGuire, S. C., McIntyre, G., McIver, J., McManus, D. J., McNeill, L., McRae, T., McWilliams, S. T., Meacher, D., Meadors, G. D., Mehmet, M., Meidam, J., Mejuto-Villa, E., Melatos, A., Mendell, G., Mercer, R. A., Merilh, E. L., Merzougui, M., Meshkov, S., Messenger, C., Messick, C., Metzdorff, R., Meyers, P. M., Miao, H., Michel, C., Middleton, H., Mikhailov, E. E., Milano, L., Miller, A. L., Miller, B. B., Miller, J., Millhouse, M., Milovich-Goff, M. C., Minazzoli, O., Minenkov, Y., Ming, J., Mishra, C., Mitra, S., Mitrofanov, V. P., Mitselmakher, G., Mittleman, R., Moffa, D., Moggi, A., Mogushi, K., Mohan, M., Mohapatra, S. R. P., Montani, M., Moore, C. J., Moraru, D., Moreno, G., Morriss, S. R., Mours, B., Mow-Lowry, C. M., Mueller, G., Muir, A. W., Mukherjee, Arunava, Mukherjee, D., Mukherjee, S., Mukund, N., Mullavey, A., Munch, J., Muñiz, E. A., Muratore, M., Murray, P. G., Napier, K., Nardecchia, I., Naticchioni, L., Nayak, R. K., Neilson, J., Nelemans, G., Nelson, T. J. N., Nery, M., Neunzert, A., Nevin, L., Newport, J. M., Newton, G., Ng, K. K. Y., Nguyen, T. T., Nichols, D., Nielsen, A. B., Nissanke, S., Nitz, A., Noack, A., Nocera, F., Nolting, D., North, C., Nuttall, L. K., Oberling, J., O'Dea, G. D., Ogin, G. H., Oh, J. J., Oh, S. H., Ohme, F., Okada, M. A., Oliver, M., Oppermann, P., Oram, Richard J., O'Reilly, B., Ormiston, R., Ortega, L. F., O'Shaughnessy, R., Ossokine, S., Ottaway, D. J., Overmier, H., Owen, B. J., Pace, A. E., Page, J., Page, M. A., Pai, A., Pai, S. A., Palamos, J. R., Palashov, O., Palomba, C., Pal-Singh, A., Pan, Howard, Pan, Huang-Wei, Pang, B., Pang, P. T. H., Pankow, C., Pannarale, F., Pant, B. C., Paoletti, F., Paoli, A., Papa, M. A., Parida, A., Parker, W., Pascucci, D., Pasqualetti, A., Passaquieti, R., Passuello, D., Patil, M., Patricelli, B., Pearlstone, B. L., Pedraza, M., Pedurand, R., Pekowsky, L., Pele, A., Penn, S., Perez, C. J., Perreca, A., Perri, L. M., Pfeiffer, H. P., Phelps, M., Piccinni, O. J., Pichot, M., Piergiovanni, F., Pierro, V., Pillant, G., Pinard, L., Pinto, I. M., Pirello, M., Pitkin, M., Poe, M., Poggiani, R., Popolizio, P., Porter, E. K., Post, A., Powell, J., Prasad, J., Pratt, J. W. W., Pratten, G., Predoi, V., Prestegard, T., Prijatelj, M., Principe, M., Privitera, S., Prodi, G. A., Prokhorov, L. G., Puncken, O., Punturo, M., Puppo, P., Purrer, M., Qi, H., Quetschke, V., Quintero, E. A., Quitzow-James, R., Raab, F. J., Rabeling, D. S., Radkins, H., Raffai, P., Raja, S., Rajan, C., Rajbhandari, B., Rakhmanov, M., Ramirez, K. E., Ramos-Buades, A., Rapagnani, P., Raymond, V., Razzano, M., Read, J., Regimbau, T., Rei, L., Reid, S., Reitze, D. H., Ren, W., Reyes, S. D., Ricci, F., Ricker, P. M., Rieger, S., Riles, K., Rizzo, M., Robertson, N. A., Robie, R., Robinet, F., Rocchi, A., Rolland, L., Rollins, J. G., Roma, V. J., Romano, R., Romel, C. L., Romie, J. H., Rosinska, D., Ross, M. P., Rowan, S., Rudiger, A., Ruggi, P., Rutins, G., Ryan, K., Sachdev, S., Sadecki, T., Sadeghian, L., Sakellariadou, M., Salconi, L., Saleem, M., Salemi, F., Samajdar, A., Sammut, L., Sampson, L. M., Sanchez, E. J., Sanchez, L. E., Sanchis-Gual, N., Sandberg, V., Sanders, J. R., Sassolas, B., Sathyaprakash, B. S., Saulson, P. R., Sauter, O., Savage, R. L., Sawadsky, A., Schale, P., Scheel, M., Scheuer, J., Schmidt, J., Schmidt, P., Schnabel, R., Schofield, R. M. S., Schonbeck, A., Schreiber, E., Schuette, D., Schulte, B. W., Schutz, B. F., Schwalbe, S. G., Scott, J., Scott, S. M., Seidel, E., Sellers, D., Sengupta, A. S., Sentenac, D., Sequino, V., Sergeev, A., Shaddock, D. A., Shaffer, T. J., Shah, A. A., Shahriar, M. S., Shaner, M. B., Shao, L., Shapiro, B., Shawhan, P., Sheperd, A., Shoemaker, D. H., Shoemaker, D. M., Siellez, K., Siemens, X., Sieniawska, M., Sigg, D., Silva, A. D., Singer, L. P., Singh, A., Singhal, A., Sintes, A. M., Slagmolen, B. J. J., Smith, B., Smith, J. R., Smith, R. J. E., Somala, S., Son, E. J., Sonnenberg, J. A., Sorazu, B., Sorrentino, F., Souradeep, T., Spencer, A. P., Srivastava, A. K., Staats, K., Staley, A., Steinke, M., Steinlechner, J., Steinlechner, S., Steinmeyer, D., Stevenson, S. P., Stone, R., Stops, D. J., Strain, K. A., Stratta, G., Strigin, S. E., Strunk, A., Sturani, R., Stuver, A. L., Summerscales, T. Z., Sun, L., Sunil, S., Suresh, J., Sutton, P. J., Swinkels, B. L., Szczepanczyk, M. J., Tacca, M., Tait, S. C., Talbot, C., Talukder, D., Tanner, D. B., Tapai, M., Taracchini, A., Tasson, J. D., Taylor, J. A., Taylor, R., Tewari, S. V., Theeg, T., Thies, F., Thomas, E. G., Thomas, M., Thomas, P., Thorne, K. A., Thrane, E., Tiwari, S., Tiwari, V., Tokmakov, K. V., Toland, K., Tonelli, M., Tornasi, Z., Torres-Forne, A., Torrie, C. I., Toyra, D., Travasso, F., Traylor, G., Trinastic, J., Tringali, M. C., Trozzo, L., Tsang, K. W., Tse, M., Tso, R., Tsukada, L., Tsuna, D., Tuyenbayev, D., Ueno, K., Ugolini, D., Unnikrishnan, C. S., Urban, A. L., Usman, S. A., Vahlbruch, H., Vajente, G., Valdes, G., van Bakel, N., van Beuzekom, M., Brand, J. F. J. van den, Broeck, C. Van Den, Vander-Hyde, D. C., van der Schaaf, L., van Heijningen, J. V., van Veggel, A. A., Vardaro, M., Varma, V., Vass, S., Vasuth, M., Vecchio, A., Vedovato, G., Veitch, J., Veitch, P. J., Venkateswara, K., Venugopalan, G., Verkindt, D., Vetrano, F., Vicere, A., Viets, A. D., Vinciguerra, S., Vine, D. J., Vinet, J. -Y., Vitale, S., Vo, T., Vocca, H., Vorvick, C., Vyatchanin, S. P., Wade, A. R., Wade, L. E., Wade, M., Walet, R., Walker, M., Wallace, L., Walsh, S., Wang, G., Wang, H., Wang, J. Z., Wang, W. H., Wang, Y. F., Ward, R. L., Warner, J., Was, M., Watchi, J., Weaver, B., Wei, L. -W., Weinert, M., Weinstein, A. J., Weiss, R., Wen, L., Wessel, E. K., Wessels, P., Westerweck, J., Westphal, T., Wette, K., Whelan, J. T., Whiting, B. F., Whittle, C., Wilken, D., Williams, D., Williams, R. D., Williamson, A. R., Willis, J. L., Willke, B., Wimmer, M. H., Winkler, W., Wipf, C. C., Wittel, H., Woan, G., Woehler, J., Wofford, J., Wong, K. W. K., Worden, J., Wright, J. L., Wu, D. S., Wysocki, D. M., Xiao, S., Yamamoto, H., Yancey, C. C., Yap, M. J., Yazback, M., Yu, Hang, Yu, Haocun, Yvert, M., Zadrożny, A., Zanolin, M., Zelenova, T., Zendri, J. -P., Zevin, M., Zhang, L., Zhang, M., Zhang, T., Zhang, Y. -H., Zhao, C., Zhou, M., Zhou, Z., Zhu, S. J., Zhu, X. J., Zucker, M. E., and Zweizig, J.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: The Advanced LIGO and Advanced Virgo observatories recently discovered gravitational waves from a binary neutron star inspiral. A short gamma-ray burst (GRB) that followed the merger of this binary was also recorded by the Fermi Gamma-ray Burst Monitor (Fermi-GBM), and the Anticoincidence Shield for the Spectrometer for the International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL), indicating particle acceleration by the source. The precise location of the event was determined by optical detections of emission following the merger. We searched for high-energy neutrinos from the merger in the GeV--EeV energy range using the ANTARES, IceCube, and Pierre Auger Observatories. No neutrinos directionally coincident with the source were detected within $\pm500$ s around the merger time. Additionally, no MeV neutrino burst signal was detected coincident with the merger. We further carried out an extended search in the direction of the source for high-energy neutrinos within the 14-day period following the merger, but found no evidence of emission. We used these results to probe dissipation mechanisms in relativistic outflows driven by the binary neutron star merger. The non-detection is consistent with model predictions of short GRBs observed at a large off-axis angle., Comment: 22 pages, 2 figures
Published: 2017
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43. Observation of a Large-scale Anisotropy in the Arrival Directions of Cosmic Rays above $8 \times 10^{18}$ eV

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Samarai, I. Al, Albuquerque, I. F. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Arqueros, F., Arsene, N., Asorey, H., Assis, P., Aublin, J., Avila, G., Badescu, A. M., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Beatty, J. J., Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Billoir, P., Biteau, J., Blaess, S. G., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Brancus, I., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Cancio, A., Canfora, F., Caramete, L., Caruso, R., Castellina, A., Cataldi, G., Cazon, L., Chavez, A. G., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Clay, R. W., Cobos, A., Colalillo, R., Coleman, A., Collica, L., Coluccia, M. R., Conceição, R., Consolati, G., Contreras, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Cronin, J., D'Amico, S., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., de Souza, V., Debatin, J., Deligny, O., Di Giulio, C., Di Matteo, A., Castro, M. L. Díaz, Diogo, F., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Erfani, M., Escobar, C. O., Espadanal, J., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fratu, O., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Gaior, R., García, B., Garcia-Pinto, D., Gaté, F., Gemmeke, H., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glaser, C., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, González, N., Gorgi, A., Gorham, P., Grillo, A. F., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Harton, J. L., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Heimann, P., Herve, A. E., Hill, G. C., Hojvat, C., Holt, E., Homola, P., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Jandt, I., Jansen, S., Johnsen, J. A., Josebachuili, M., Jurysek, J., Kääpä, A., Kambeitz, O., Kampert, K. H., Katkov, I., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, E., Kemp, J., Kieckhafer, R. M., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Krause, R., Krohm, N., Kuempel, D., Mezek, G. Kukec, Kunka, N., Awad, A. Kuotb, LaHurd, D., Lauscher, M., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Link, K., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mallamaci, M., Mandat, D., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Meza, J. J. Masías, Mathes, H. J., Mathys, S., Matthews, J., Matthews, J. A. J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina, C., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Middendorf, L., Miramonti, L., Mitrica, B., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Müller, G., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Naranjo, I., Nellen, L., Nguyen, P. H., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Niemietz, L., Niggemann, T., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Núñez, L. A., Ochilo, L., Oikonomou, F., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Paul, T., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlín, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Piegaia, R., Pierog, T., Pieroni, P., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Plum, M., Porowski, C., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Quel, E. J., Querchfeld, S., Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Revenu, B., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Fernandez, G. Rodriguez, Rojo, J. Rodriguez, Rogozin, D., Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Saleh, A., Greus, F. Salesa, Salina, G., Sánchez, F., Sanchez-Lucas, P., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento, C. A., Sato, R., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulz, A., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Segreto, A., Settimo, M., Shadkam, A., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Śmiałkowski, A., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Sonntag, S., Sorokin, J., Squartini, R., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Strafella, F., Suarez, F., Durán, M. Suarez, Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Swain, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Tapia, A., Theodoro, V. M., Timmermans, C., Peixoto, C. J. Todero, Tomankova, L., Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travnicek, P., Trini, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Aar, G., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Varner, G., Vázquez, R. A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Wainberg, O., Walz, D., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., Zong, Z., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Abstract: Cosmic rays are atomic nuclei arriving from outer space that reach the highest energies observed in nature. Clues to their origin come from studying the distribution of their arrival directions. Using $3 \times 10^4$ cosmic rays above $8 \times 10^{18}$ electron volts, recorded with the Pierre Auger Observatory from a total exposure of 76,800 square kilometers steradian year, we report an anisotropy in the arrival directions. The anisotropy, detected at more than the 5.2$\sigma$ level of significance, can be described by a dipole with an amplitude of $6.5_{-0.9}^{+1.3}$% towards right ascension $\alpha_{d} = 100 \pm 10$ degrees and declination $\delta_{d} = -24_{-13}^{+12}$ degrees. That direction indicates an extragalactic origin for these ultra-high energy particles., Comment: 19 pages (with supplementary material), 8 figures
Published: 2017
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44. Spectral Calibration of the Fluorescence Telescopes of the Pierre Auger Observatory

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Samarai, I. Al, Albuquerque, I. F. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Arqueros, F., Arsene, N., Asorey, H., Assis, P., Aublin, J., Avila, G., Badescu, A. M., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Beatty, J. J., Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Biermann, P. L., Biteau, J., Blaess, S. G., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Brancus, I., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, L., Cancio, A., Canfora, F., Caramete, L., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Chavez, A. G., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Clay, R. W., Cobos, A., Colalillo, R., Coleman, A., Collica, L., Coluccia, M. R., Conceição, R., Consolati, G., Contreras, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Cronin, J., D'Amico, S., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., de Souza, V., Debatin, J., Deligny, O., Castro, M. L. Díaz, Diogo, F., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Erfani, M., Escobar, C. O., Espadanal, J., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fratu, O., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Gaior, R., García, B., Garcia-Pinto, D., Gaté, F., Gemmeke, H., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glaser, C., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, González, N., Gookin, B., Gorgi, A., Gorham, P., Grillo, A. F., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Harton, J. L., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Heimann, P., Herve, A. E., Hill, G. C., Hojvat, C., Holt, E., Homola, P., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Jandt, I., Johnsen, J. A., Josebachuili, M., Jurysek, J., Kääpä, A., Kambeitz, O., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, E., Kemp, J., Kieckhafer, R. M., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Krause, R., Krohm, N., Kuempel, D., Mezek, G. Kukec, Kunka, N., Awad, A. Kuotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Lauscher, M., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Link, K., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mallamaci, M., Mandat, D., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Meza, J. J. Masías, Mathes, H. J., Mathys, S., Matthews, J., Matthews, J. A. J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina, C., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Middendorf, L., Miramonti, L., Mitrica, B., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Mostafá, M., Müller, A. L., Müller, G., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Naranjo, I., Nellen, L., Nguyen, P. H., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Niemietz, L., Niggemann, T., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Núñez, L. A., Ochilo, L., Oikonomou, F., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Paul, T., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Piegaia, R., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Plum, M., Porowski, C., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Quel, E. J., Querchfeld, S., Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Fernandez, G. Rodriguez, Rojo, J. Rodriguez, Rogozin, D., Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Saleh, A., Greus, F. Salesa, Salina, G., Sánchez, F., Sanchez-Lucas, P., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulz, A., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Segreto, A., Shadkam, A., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Śmiałkowski, A., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Sonntag, S., Squartini, R., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Strafella, F., Streich, A., Suarez, F., Durán, M. Suarez, Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Swain, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Theodoro, V. M., Timmermans, C., Peixoto, C. J. Todero, Tomankova, L., Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travnicek, P., Trini, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Aar, G., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Varner, G., Vázquez, R. A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Wainberg, O., Walz, D., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., Zong, Z., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: We present a novel method to measure precisely the relative spectral response of the fluorescence telescopes of the Pierre Auger Observatory. We used a portable light source based on a xenon flasher and a monochromator to measure the relative spectral efficiencies of eight telescopes in steps of 5 nm from 280 nm to 440 nm. Each point in a scan had approximately 2 nm FWHM out of the monochromator. Different sets of telescopes in the observatory have different optical components, and the eight telescopes measured represent two each of the four combinations of components represented in the observatory. We made an end-to-end measurement of the response from different combinations of optical components, and the monochromator setup allowed for more precise and complete measurements than our previous multi-wavelength calibrations. We find an overall uncertainty in the calibration of the spectral response of most of the telescopes of 1.5% for all wavelengths; the six oldest telescopes have larger overall uncertainties of about 2.2%. We also report changes in physics measureables due to the change in calibration, which are generally small., Comment: Published version. Added journal reference and DOI. Added Report Number
Published: 2017
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45. The Pierre Auger Observatory: Contributions to the 35th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2017)

Author: The Pierre Auger Collaboration, Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. Alvarez, Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Arsene, N., Asorey, H., Assis, P., Aublin, J., Avila, G., Badescu, A. M., Balaceanu, A., Barbato, F., Luz, R. J. Barreira, Becker, K. H., Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bertou, X., Biermann, P. L., Biteau, J., Blaess, S. G., Blanco, A., Blazek, J., Bleve, C., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Borodai, N., Botti, A. M., Brack, J., Brancus, I., Bretz, T., Bridgeman, A., Briechle, F. L., Buchholz, P., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Caballero-Mora, K. S., Caccianiga, B., Caccianiga, L., Cancio, A., Canfora, F., Caramete, L., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Chavez, A. G., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Clay, R. W., Cobos, A., Colalillo, R., Coleman, A., Collica, L., Coluccia, M. R., Conceição, R., Consolati, G., Contreras, F., Cooper, M. J., Coutu, S., Covault, C. E., Cronin, J., D'Amico, S., Daniel, B., Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jong, S. J., De Mauro, G., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., de Souza, V., Debatin, J., Deligny, O., Castro, M. L. Díaz, Diogo, F., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Dova, M. T., Dundovic, A., Ebr, J., Engel, R., Erdmann, M., Erfani, M., Escobar, C. O., Espadanal, J., Etchegoyen, A., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Fenu, F., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Freire, M. M., Fujii, T., Fuster, A., Gaïor, R., García, B., Gaté, F., Gemmeke, H., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarchi, M., Giller, M., Głas, D., Glaser, C., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, González, N., Gorgi, A., Grillo, A. F., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Halliday, R., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harrison, T. A., Haungs, A., Hebbeker, T., Heck, D., Heimann, P., Herve, A. E., Hill, G. C., Hojvat, C., Holt, E., Homola, P., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Hulsman, J., Insolia, A., Isar, P. G., Jandt, I., Johnsen, J. A., Josebachuili, M., Jurysek, J., Kääpä, A., Kambeitz, O., Kampert, K. H., Keilhauer, B., Kemmerich, N., Kemp, E., Kemp, J., Kieckhafer, R. M., Klages, H. O., Kleifges, M., Kleinfeller, J., Krause, R., Krohm, N., Kuempel, D., Mezek, G. Kukec, Kunka, N., Awad, A. Kuotb, Lago, B. L., LaHurd, D., Lang, R. G., Lauscher, M., Legumina, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Link, K., Presti, D. Lo, Lopes, L., López, R., Casado, A. López, Lorek, R., Luce, Q., Lucero, A., Malacari, M., Mallamaci, M., Mandat, D., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinez, H., Bravo, O. Martínez, Meza, J. J. Masías, Mathes, H. J., Mathys, S., Matthiae, G., Mayotte, E., Mazur, P. O., Medina, C., Medina-Tanco, G., Melo, D., Menshikov, A., Merenda, K. -D., Michal, S., Micheletti, M. I., Middendorf, L., Miramonti, L., Mitrica, B., Mockler, D., Mollerach, S., Montanet, F., Morello, C., Morlino, G., Mostafá, M., Müller, A. L., Müller, G., Muller, M. A., Müller, S., Mussa, R., Naranjo, I., Nellen, L., Nguyen, P. H., Niculescu-Oglinzanu, M., Niechciol, M., Niemietz, L., Niggemann, T., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Núñez, L. A., Ochilo, L., Oikonomou, F., Olinto, A., Palatka, M., Pallotta, J., Papenbreer, P., Parente, G., Parra, A., Paul, T., Pech, M., Pedreira, F., Pękala, J., Pelayo, R., Peña-Rodriguez, J., Pereira, L. A. S., Perlin, M., Perrone, L., Peters, C., Petrera, S., Phuntsok, J., Piegaia, R., Pierog, T., Pimenta, M., Pirronello, V., Platino, M., Plum, M., Poh, J., Porowski, C., Prado, R. R., Privitera, P., Prouza, M., Quel, E. J., Querchfeld, S., Quinn, S., Ramos-Pollan, R., Rautenberg, J., Ravignani, D., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Ristori, P., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Fernandez, G. Rodriguez, Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saffi, S. J., Saftoiu, A., Salamida, F., Salazar, H., Saleh, A., Salina, G., Sánchez, F., Sanchez-Lucas, P., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sarmiento-Cano, C., Sato, R., Schauer, M., Scherini, V., Schieler, H., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schröder, S., Schulz, A., Schumacher, J., Sciutto, S. J., Segreto, A., Shellard, R. C., Sigl, G., Silli, G., Šmída, R., Snow, G. R., Sommers, P., Sonntag, S., Soriano, J. F., Squartini, R., Stanca, D., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Stolpovskiy, M., Strafella, F., Streich, A., Suarez, F., Durán, M. Suarez, Sudholz, T., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Šupík, J., Swain, J., Szadkowski, Z., Taboada, A., Taborda, O. A., Theodoro, V. M., Timmermans, C., Peixoto, C. J. Todero, Tomankova, L., Tomé, B., Elipe, G. Torralba, Travnicek, P., Trini, M., Ulrich, R., Unger, M., Urban, M., Galicia, J. F. Valdés, Valiño, I., Valore, L., van Aar, G., van Bodegom, P., Berg, A. M. van den, van Vliet, A., Varela, E., Cárdenas, B. Vargas, Vázquez, R. A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Villaseñor, L., Vorobiov, S., Wahlberg, H., Wainberg, O., Walz, D., Watson, A. A., Weber, M., Weindl, A., Wiedeński, M., Wiencke, L., Wilczyński, H., Winchen, T., Wirtz, M., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yang, L., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M., Zepeda, A., Zimmermann, B., Ziolkowski, M., Zong, Z., and Zuccarello, F.
Subjects: Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: Contributions of the Pierre Auger Collaboration to the 35th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2017), 12-20 July 2017, Bexco, Busan, Korea., Comment: compendium of 26 proceedings for the ICRC 2017
Published: 2017

46. Weight-based Fish School Search algorithm for Many-Objective Optimization

Author: Neto, F. B. Lima, Albuquerque, I. M. C., and Filho, J. B. Monteiro
Subjects: Computer Science - Neural and Evolutionary Computing
Abstract: Optimization problems with more than one objective consist in a very attractive topic for researchers due to its applicability in real-world situations. Over the years, the research effort in the Computational Intelligence field resulted in algorithms able to achieve good results by solving problems with more than one conflicting objective. However, these techniques do not exhibit the same performance as the number of objectives increases and become greater than 3. This paper proposes an adaptation of the metaheuristic Fish School Search to solve optimization problems with many objectives. This adaptation is based on the division of the candidate solutions in clusters that are specialized in solving a single-objective problem generated by the decomposition of the original problem. For this, we used concepts and ideas often employed by state-of-the-art algorithms, namely: (i) reference points and lines in the objectives space; (ii) clustering process; and (iii) the decomposition technique Penalty-based Boundary Intersection. The proposed algorithm was compared with two state-of-the-art bio-inspired algorithms. Moreover, a version of the proposed technique tailored to solve multi-modal problems was also presented. The experiments executed have shown that the performance obtained by both versions is competitive with state-of-the-art results.
Published: 2017

47. The Electronics, Trigger and Data Acquisition System for the Liquid Argon Time Projection Chamber of the DarkSide-50 Search for Dark Matter

Author: DarkSide Collaboration, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Arisaka, K., Asner, D. M., Ave, M., Back, H. O., Baldin, B., Biery, K., Bocci, V., Bonfini, G., Bonivento, W., Bossa, M., Bottino, B., Brigatti, A., Brodsky, J., Budano, F., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Canci, N., Candela, A., Cao, H., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Chepurnov, A., Cicaló, C., Cocco, A. G., Covone, G., Crippa, L., D'Angelo, D., D'Incecco, M., Davini, S., deCandia, A., DeCecco, S., DeDeo, M., DeFilippis, G., DeRosa, G., DeVincenzi, M., Derbin, A., Devoto, A., DiEusanio, F., Dionisi, C., DiPietro, G., Edkins, E., Empl, A., Fan, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Forster, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiat, C., Giagu, S., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., Granato, F., Grandi, L., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Hackett, B. R., Herner, K. R., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, James, I., Johnson, T. N., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kobychev, V., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Li, X., Lissia, M., Loer, B., Lombardi, P., Longo, G., Luitz, S., Ma, Y., Machado, A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mari, S. M., Maricic, J., Marini, L., Martoff, C. J., Meyers, P. D., Miletic, T., Milincic, R., Montanari, D., Monte, A., Montuschi, M., Monzani, M. E., Mosteiro, P., Mount, B. J., Muratova, V. N., Musico, P., NavrerAgasson, A., Nelson, A., Odrowsk, S., Oleinik, A., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pantic, E., Parmeggiano, S., Pelczar, K., Pelliccia, N., Pocar, A., Pordes, S., Pugachev, D. A., Qian, H., Randle, K., Ranucci, G., Razeti, M., Razeto, A., Reinhold, B., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Riffard, Q., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Rountree, S. D., Sablone, D., Saggese, P., Saldanha, R., Sands, W., Sangiorgio, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Segreto, E., Semenov, D. A., Shields, E., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirno, O., Sotnikov, A., Stanford, C., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Tatarowicz, J., Testera, G., Tonazzo, A., Trinchese, P., Unzhakov, E. V., Verducci, M., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Walker, S., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiang, X., Xiao, X., Xu, J., Yang, C., Yoo, J., Zavatarelli, S., Zec, A., Zhong, W., Zhu, C., and Zuzel, G.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, High Energy Physics - Experiment
Abstract: The DarkSide-50 experiment at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso is a search for dark matter using a dual phase time projection chamber with 50 kg of low radioactivity argon as target. Light signals from interactions in the argon are detected by a system of 38 photo-multiplier tubes (PMTs), 19 above and 19 below the TPC volume inside the argon cryostat. We describe the electronics which processes the signals from the photo-multipliers, the trigger system which identifies events of interest, and the data-acquisition system which records the data for further analysis. The electronics include resistive voltage dividers on the PMTs, custom pre-amplifiers mounted directly on the PMT voltage dividers in the liquid argon, and custom amplifier/discriminators (at room temperature). After amplification, the PMT signals are digitized in CAEN waveform digitizers, and CAEN logic modules are used to construct the trigger, the data acquisition system for the TPC is based on the Fermilab "artdaq" software. The system has been in operation since early 2014., Comment: 24 pages
Published: 2017
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48. DarkSide-20k: A 20 Tonne Two-Phase LAr TPC for Direct Dark Matter Detection at LNGS

Author: Aalseth, C. E., Acerbi, F., Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alici, A., Alton, A. K., Antonioli, P., Arcelli, S., Ardito, R., Arnquist, I. J., Asner, D. M., Ave, M., Back, H. O., Olmedo, A. I. Barrado, Batignani, G., Bertoldo, E., Bettarini, S., Bisogni, M. G., Bocci, V., Bondar, A., Bonfini, G., Bonivento, W., Bossa, M., 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., Carlini, M., Carpinelli, M., Castellani, A., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cereseto, R., Chepurnov, A., Cicalò, C., Cifarelli, L., Citterio, M., Cocco, A. G., Colocci, M., Corgiolu, S., Covone, G., Crivelli, P., D'Antone, I., D'Incecco, M., D'Urso, D., Rolo, M. D. Da Rocha, Daniel, M., Davini, S., de Candia, A., De Cecco, S., De Deo, M., De Filippis, G., De Guido, G., De Rosa, G., Dellacasa, G., Della Valle, M., Demontis, P., Derbin, A., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Dionisi, C., Dolgov, A., Dormia, I., Dussoni, S., Empl, A., Diaz, M. Fernandez, Ferri, A., Filip, C., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Froudakis, G. E., Gabriele, F., Gabrieli, A., Galbiati, C., Abia, P. Garcia, Gendotti, A., Ghisi, A., Giagu, S., Giampa, P., Gibertoni, G., Giganti, C., Giorgi, M. A., Giovanetti, G. K., Gligan, M. L., Gola, A., Gorchakov, O., Goretti, A. M., Granato, F., Grassi, M., Grate, J. W., Grigoriev, G. Y., Gromov, M., Guan, M., Guerra, M. B. B., Guerzoni, M., Gulino, M., Haaland, R. K., Hallin, A., Harrop, B., Hoppe, E. W., Horikawa, S., Hosseini, B., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, An., Jillings, C., Johnson, T. N., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kim, S., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., Lehnert, B., Li, X., Lissia, M., Lodi, G. U., Loer, B., Longo, G., Loverre, P., Lussana, R., Luzzi, L., Ma, Y., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mapelli, L., Marcante, M., Margotti, A., Mari, S. M., Mariani, M., Maricic, J., Martoff, C. J., Mascia, M., Mayer, M., McDonald, A. B., Messina, A., Meyers, P. D., Milincic, R., Moggi, A., Moioli, S., Monroe, J., Monte, A., Morrocchi, M., Mount, B. J., Mu, W., Muratova, V. N., Murphy, S., Musico, P., Nania, R., Agasson, A. Navrer, Nikulin, I., Nosov, V., Nozdrina, A. O., Nurakhov, N. N., 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., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pelliccia, N., Perotti, F., Perruzza, R., Fortes, V. Pesudo, Piemonte, C., Pilo, F., Pocar, A., Pollmann, T., Portaluppi, D., Pugachev, D. A., Qian, H., Radics, B., Raffaelli, F., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Regazzoni, V., Regenfus, C., Reinhold, B., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Retière, F., Riffard, Q., Rivetti, A., Rizzardini, S., Romani, A., Romero, L., Rossi, B., Rossi, N., Rubbia, A., Sablone, D., Salatino, P., Samoylov, O., García, E. Sánchez, Sands, W., Sant, M., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schlitzer, B., Scioli, G., Segreto, E., Seifert, A., Semenov, D. A., Shchagin, A., Shekhtman, L., Shemyakina, E., Sheshukov, A., Simeone, M., Singh, P. N., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sobrero, G., Sokolov, A., Sotnikov, A., Speziale, F., Stainforth, R., Stanford, C., Suffritti, G. B., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Tosi, A., Trinchese, P., Unzhakov, E. V., Vacca, A., Vázquez-Jáuregui, E., Verducci, M., Viant, T., Villa, F., Vishneva, A., Vogelaar, B., Wada, M., Wahl, J., Walding, J., Walker, S., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Williams, R., Wojcik, M. M., Wu, S., Xiang, X., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., de Llano, A. Yllera, Zappa, F., Zappalà, G., Zhu, C., Zichichi, A., Zullo, M., and Zullo, A.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: Building on the successful experience in operating the DarkSide-50 detector, the DarkSide Collaboration is going to construct DarkSide-20k, a direct WIMP search detector using a two-phase Liquid Argon Time Projection Chamber (LArTPC) with an active (fiducial) mass of 23 t (20 t). The DarkSide-20k LArTPC will be deployed within a shield/veto with a spherical Liquid Scintillator Veto (LSV) inside a cylindrical Water Cherenkov Veto (WCV). Operation of DarkSide-50 demonstrated a major reduction in the dominant $^{39}$Ar background when using argon extracted from an underground source, before applying pulse shape analysis. Data from DarkSide-50, in combination with MC simulation and analytical modeling, shows that a rejection factor for discrimination between electron and nuclear recoils of $\gt3\times10^9$ is achievable. This, along with the use of the veto system, is the key to unlocking the path to large LArTPC detector masses, while maintaining an "instrumental background-free" experiment, an experiment in which less than 0.1 events (other than $\nu$-induced nuclear recoils) is expected to occur within the WIMP search region during the planned exposure. DarkSide-20k will have ultra-low backgrounds than can be measured in situ. This will give sensitivity to WIMP-nucleon cross sections of $1.2\times10^{-47}$ cm$^2$ ($1.1\times10^{-46}$ cm$^2$) for WIMPs of $1$ TeV$/c^2$ ($10$ TeV$/c^2$) mass, to be achieved during a 5 yr run producing an exposure of 100 t yr free from any instrumental background. DarkSide-20k could then extend its operation to a decade, increasing the exposure to 200 t yr, reaching a sensitivity of $7.4\times10^{-48}$ cm$^2$ ($6.9\times10^{-47}$ cm$^2$) for WIMPs of $1$ TeV$/c^2$ ($10$ TeV$/c^2$) mass.
Published: 2017
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49. Simulation of argon response and light detection in the DarkSide-50 dual phase TPC

Author: The DarkSide Collaboration, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Asner, D. M., Back, H. O., Biery, K., Bocci, V., Bonfini, G., Bonivento, W., Bossa, M., Bottino, B., Budano, F., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Canci, N., Candela, A., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Chepurnov, A., Cicalo, C., Cocco, A. G., Covone, G., D'Angelo, D., D'Incecco, M., Davini, S., de Candia, A., De Cecco, S., De Deo, M., De Filippis, G., De Vincenzi, M., Derbin, A. V., De Rosa, G., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Dionisi, C., Edkins, E., Empl, A., Fan, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Giagu, S., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., Granato, F., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Hackett, B. R., Herner, K., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, An., James, I., Johnson, T. N., Keeter, K., Kendziora, C. L., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Li, X., Lissia, M., Loer, B., Longo, G., Ma, Y., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mari, S. M., Maricic, J., Martoff, C. J., Meyers, P. D., Milincic, R., Monte, A., Mount, B. J., Muratova, V. N., Musico, P., Napolitano, J., Agasson, A. Navrer, Oleinik, A., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pantic, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Pocar, A., Pordes, S., Pugachev, D. A., Qian, H., Randle, K., Razeti, M., Razeto, A., Reinhold, B., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Riffard, Q., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Sablone, D., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Segreto, E., Semenov, D. A., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stanford, C., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Trinchese, P., Unzhakov, E. V., Verducci, M., Vishneva, A., Vogelaar, B., Wada, M., Walker, S., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wilhelmi, J., Wojcik, M. M., Xiang, X., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zhu, C., and Zuzel, G.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, High Energy Physics - Experiment
Abstract: A Geant4-based Monte Carlo package named G4DS has been developed to simulate the response of DarkSide-50, an experiment operating since 2013 at LNGS, designed to detect WIMP interactions in liquid argon. In the process of WIMP searches, DarkSide-50 has achieved two fundamental milestones: the rejection of electron recoil background with a power of ~10^7, using the pulse shape discrimination technique, and the measurement of the residual 39Ar contamination in underground argon, ~3 orders of magnitude lower with respect to atmospheric argon. These results rely on the accurate simulation of the detector response to the liquid argon scintillation, its ionization, and electron-ion recombination processes. This work provides a complete overview of the DarkSide Monte Carlo and of its performance, with a particular focus on PARIS, the custom-made liquid argon response model., Comment: 29 pages, 23 figures, 1 table
Published: 2017
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50. Cryogenic Characterization of FBK RGB-HD SiPMs

Author: Aalseth, C. E., Acerbi, F., Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alici, A., Alton, A. K., Ampudia, P., Antonioli, P., Arcelli, S., Ardito, R., Arnquist, I. J., Asner, D. M., Back, H. O., Batignani, G., Bertoldo, E., Bettarini, S., Bisogni, M. G., Bocci, V., Bondar, A., Bonfini, G., Bonivento, W., Bossa, M., Bottino, B., Bunker, R., Bussino, S., Buzulutskov, A., Cadeddu, M., Cadoni, M., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Cantini, C., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Castellani, A., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cereseto, R., Chen, Y., Chepurnov, A., Chiavassa, A., Cicalò, C., Cifarelli, L., Citterio, M., Cocco, A. G., Colocci, M., Corgiolu, S., Covone, G., Crivelli, P., D'Antone, I., D'Incecco, M., Rolo, M. D. Da Rocha, Daniel, M., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Deo, M., De Filippis, G., De Guido, G., De Rosa, G., Dellacasa, G., Demontis, P., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Dionisi, C., Dolgov, A., Dormia, I., Dussoni, S., Empl, A., Ferri, A., Filip, C., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Froudakis, G. E., Gabriele, F., Gabrieli, A., Galbiati, C., Abia, P. Garcia, Gendotti, A., Ghisi, A., Giagu, S., Gibertoni, G., Giganti, C., Giorgi, M., Giovanetti, G. K., Gligan, M. L., Gola, A., Gorchakov, O., Goretti, A. M., Granato, F., Grassi, M., Grate, J. W., Grigoriev, G. Y., Gromov, M., Guan, M., Guerra, M. B. B., Guerzoni, M., Gulino, M., Haaland, R. K., Harrop, B., Hoppe, E. W., Horikawa, S., Hosseini, B., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, An., Cabre, S. Jimenez, Johnson, T. N., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kim, S., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kugathasan, R., Kuss, M., Li, X., Lissia, M., Lodi, G. U., Loer, B., Longo, G., Lussana, R., Luzzi, L., Ma, Y., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mais, L., Mandarano, A., Mapelli, L., Marcante, M., Margotti, A., Mari, S. M., Mariani, M., Maricic, J., Marinelli, M., Marras, D., Martoff, C. J., Mascia, M., Messina, A., Meyers, P. D., Milincic, R., Moggi, A., Moioli, S., Monasterio, S., Monroe, J., Monte, A., Morrocchi, M., Mu, W., Muratova, V. N., Murphy, S., Musico, P., Nania, R., Napolitano, J., Agasson, A. Navrer, Nikulin, I., Nosov, V., Nozdrina, A. O., Nurakhov, N. N., 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., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pelliccia, N., Perotti, F., Perruzza, R., Piemonte, C., Pilo, F., Pocar, A., Portaluppi, D., Poudel, S. S., Pugachev, D. A., Qian, H., Radics, B., Raffaelli, F., Ragusa, F., Randle, K., Razeti, M., Razeto, A., Regazzoni, V., Regenfus, C., Reinhold, B., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Riffard, Q., Rivetti, A., Romani, A., Romero, L., Rossi, B., Rossi, N., Rubbia, A., Sablone, D., Salatino, P., Samoylov, O., Sands, W., Sant, M., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schlitzer, B., Scioli, G., Sechi, E., Segreto, E., Seifert, A., Semenov, D. A., Serci, S., Shchagin, A., Shekhtman, L., Shemyakina, E., Sheshukov, A., Simeone, M., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sobrero, G., Sokolov, A., Sotnikov, A., Stanford, C., Suffritti, G. B., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Tosi, A., Trinchese, P., Unzhakov, E. V., Vacca, A., Verducci, M., Viant, T., Villa, F., Vishneva, A., Vogelaar, B., Wada, M., Wahl, J., Walker, S., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wilhelmi, J., Williams, R., Wojcik, M. M., Wu, S., Xiang, X., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zappa, F., Zappalà, G., Zhu, C., Zichichi, A., and Zuzel, G.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: We report on the cryogenic characterization of Red Green Blue - High Density (RGB-HD) SiPMs developed at Fondazione Bruno Kessler (FBK) as part of the DarkSide program of dark matter searches with liquid argon time projection chambers. A dedicated setup was used to measure the primary dark noise, the correlated noise, and the gain of the SiPMs at varying temperatures. A custom-made data acquisition system and analysis software were used to precisely characterize these parameters. We demonstrate that FBK RGB-HD SiPMs with low quenching resistance (RGB-HD-LR$_q$) can be operated from 40 K to 300 K with gains in the range $10^5$ to $10^6$ and noise rates on the order of a few Hz/mm$^2$.
Published: 2017
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