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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. 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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4. 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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5. 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

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

Author: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., 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

7. 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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8. 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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9. 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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10. 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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11. 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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12. 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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13. 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

14. 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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15. 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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16. 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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17. Mechanical Ventilator Milano (MVM): A Novel Mechanical Ventilator Designed for Mass Scale Production in Response to the COVID-19 Pandemic

Author: Galbiati, C., Abba, A., Agnes, P., Amaudruz, P., Arba, M., Ardellier-Desages, F., Badia, C., Batignani, G., Bellani, G., Bianchi, G., Bishop, D., Bocci, V., Bonivento, W., Bottino, B., Bouchard, M., Brice, S., Buccino, G., Bussino, S., Caminata, A., Capra, A., Caravati, M., Carlini, M., Carrozzi, L., Cela, J. M., Celano, B., Charette, C., Coelli, S., Constable, M., Cocco, V., Croci, G., Cudmore, S., Molin, A. Dal, D'Auria, S., D'Avenio, G., DeRuiter, J., De Cecco, S., De Lauretis, L., Del Tutto, M., Devoto, A., Dinon, T., Druszkiewicz, E., Fabbri, A., Ferroni, F., Fiorillo, G., Ford, R., Foti, G., Franco, D., Gabriele, F., Abia, P. Garcia, Giarratana, L. S., Givoletti, J., Givoletti, Mi., Gorini, G., Gramellini, E., Grosso, G., Guescini, F., Guetre, E., Hadden, T., Hall, J., Heavey, A., Hersak, G., Hessey, N., Ianni, An., Ienzi, C., Ippolito, V., Kendziora, C. L., King, M., Kittmer, A., Kochanek, I., Kruecken, R., La Commara, M., Leblond, G., Li, X., Lim, C., Lindner, T., Lombardi, T., Long, T., Lu, P., Lukhanin, G., Magni, G., Maharaj, R., Malosio, M., Mapelli, C., Maqueo, P., Margetak, P., Mari, S. M., Martin, L., Massacret, N., McDonald, A., Minuzzo, D., Mohayai, T. A., Tosatti, L. Molinari, Moretti, C., Muraro, A., Nati, F., Noble, A. J., Norrick, A., Olchanski, K., Palumbo, I., Paoletti, R., Paoli, N., Pearson, C., Pellegrino, C., Pesudo, V., Pocar, A., Pontesilli, M., Pordes, R., Pordes, S., Prini, A., Putignano, O., Raaf, J. L., Razeti, M., Razeto, A., Reed, D., Renshaw, A., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Rode, J., Romualdez, L. J., Santorelli, R., Sablone, D., Scapparone, E., Schaubel, T., Shaw, B., Slutsky, A. S., Smith, B., Smith, N. J. T., Spagnolo, P., Spinella, F., Stenzler, A., Steri, A., Stiaccini, L., Stoughton, C., Stringari, P., Tardocchi, M., Tartaglia, R., Testera, G., Tintori, C., Tonazzo, A., Tseng, J., Viscione, E., Vivaldi, F., Wada, M., Wang, H., Westerdale, S., Yue, S., and Zardoni, A.
Subjects: Physics - Medical Physics
Abstract: Presented here is the design of the Mechanical Ventilator Milano (MVM), a novel mechanical ventilator designed for rapid mass production in response to the COVID-19 pandemic to address the urgent shortage of intensive therapy ventilators in many countries, and the growing difficulty in procuring these devices through normal supply chains across borders. This ventilator is an electro-mechanical equivalent of the old and reliable Manley Ventilator, and is able to operate in both pressure-controlled and pressure-supported ventilation modes. MVM is optimized for the COVID-19 emergency, thanks to the collaboration with medical doctors in the front line. MVM is designed for large-scale production in a short amount of time and at a limited cost, as it relays on off-the-shelf components, readily available worldwide. Operation of the MVM requires only a source of compressed oxygen (or compressed medical air) and electrical power. Initial tests of a prototype device with a breathing simulator are also presented. Further tests and developments are underway. At this stage the MVM is not yet a certified medical device but certification is in progress.
Published: 2020
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18. 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

19. 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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20. 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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21. 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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22. 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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23. 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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24. 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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25. 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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26. 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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27. 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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28. 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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29. 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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30. 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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31. CALIS - a CALibration Insertion System for the DarkSide-50 dark matter search experiment

Author: Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Asner, D. 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., Cadonati, L., Cadoni, M., Calaprice, F., Canci, N., Candela, A., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Catalanotti, S., Cavalcante, P., Chepurnov, A., Cicalo, C., Cocco, A. G., Covone, G., D'Angelo, D., D'Incecco, M., Davini, S., De Cecco, S., De Deo, M., De Vincenzi, M., Derbin, A., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Dionisi, C., Edkins, E., Empl, A., Fan, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Forster, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, 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., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, Al., Ianni, An., James, I., Johnson, T. N., Jollet, C., Keeter, K., Kendziora, C. L., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Li, X., Lissia, M., Loer, B., Lombardi, P., Longo, G., Ma, Y., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mari, S. M., Maricic, J., Marini, L., Martoff, C. J., Meregaglia, A., Meyers, P. D., Milincic, R., Miller, J. D., Montanari, D., Monte, A., Mount, B. J., Muratova, V. N., Musico, P., Napolitano, J., Agasson, A. Navrer, Odrowski, S., 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, D., Sablone, D., Saggese, P., Saldanha, R., Sands, W., Savarese, C., Schlitzer, B., Segreto, E., Semenova, D. A., Shields, E., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, 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, B., Wada, M., Walker, S., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wilhelmi, J., Wojcik, M. M., Xiang, Xi., Xiao, X., Xu, J., Yang, C., Zec, A., Zhong, W., Zhu, C., and Zuzel, G.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: This paper describes the design, fabrication, commissioning and use of a CALibration source Insertion System (CALIS) in the DarkSide-50 direct dark matter search experiment. CALIS deploys radioactive sources into the liquid scintillator veto to characterize the detector response and detection efficiency of the DarkSide-50 Liquid Argon Time Projection Chamber, and the surrounding 30 t organic liquid scintillator neutron veto. It was commissioned in September 2014 and has been used successfully in several gamma and neutron source campaigns since then. A description of the hardware and an excerpt of calibration analysis results are given below., Comment: 21 pages, 11 figures
Published: 2016
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32. Effect of Low Electric Fields on Alpha Scintillation Light Yield in Liquid Argon

Author: Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Asner, D. 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., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Catalanotti, S., Cavalcante, P., Chepurnov, A., Cicalò, C., Cocco, A. G., Covone, G., D'Angelo, D., D'Incecco, M., Davini, S., De Cecco, S., De Deo, M., De Vincenzi, M., Derbin, A., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Dionisi, C., Edkins, E., Empl, A., Fan, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Forster, G., 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, A., James, I., Johnson, T. N., Jollet, C., Keeter, K., Kendziora, C. L., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Li, X., Lissia, M., Loer, B., Lombardi, P., Longo, G., Ma, Y., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mari, S. M., Maricic, J., Marini, L., Martoff, C. J., Meregaglia, A., Meyers, P. D., Milincic, R., Miller, J. D., Montanari, D., Monte, A., Mount, B. J., Muratova, V. N., Musico, P., Napolitano, J., Agasson, A. Navrer, Odrowski, 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, D., Sablone, D., Saggese, P., Sands, W., Savarese, C., Schlitzer, B., Segreto, E., Semenov, D. A., Shields, E., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, 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, B., Wada, M., Walker, S., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wilhelmi, J., Wojcik, M. M., Xiang, X., Xiao, X., Xu, J., Yang, C., Zhong, W., Zhu, C., and Zuzel, G.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, Nuclear Experiment
Abstract: Measurements were made of scintillation light yield of alpha particles from the $^{222}$Rn decay chain within the DarkSide-50 liquid argon time projection chamber. The light yield was found to increase as the applied electric field increased, with alphas in a 200 V/cm electric field exhibiting a 2% increase in light yield compared to alphas in no field., Comment: 5 pages, 5 figures
Published: 2016
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33. The Electronics and Data Acquisition System for the DarkSide-50 Veto Detectors

Author: Agnes, P., Agostino, L., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Arisaka, K., Back, H. O., Baldin, B., Biery, K., Bonfini, G., Bossa, M., Bottino, B., Brigatti, A., Brodsky, J., Budano, F., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Canci, N., Candela, A., Cao, H., Cariello, M., Carlini, M., Catalanotti, S., Cavalcante, P., Chepurnov, A., Cocco, A. G., Covone, G., Crippa, L., D'Angelo, D., D'Incecco, M., Davini, S., De Cecco, S., De Deo, M., De Vincenzi, M., Derbin, A., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Edkins, E., Empl, A., Fan, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Foster, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Giganti, C., Goretti, A. M., Granato, F., Grandi, L., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Hackett, B. R., Herner, K. R., Hungerford, E. V., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, James, I., Jollet, C., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kobychev, V., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Li, X., Lissia, M., Lombardi, P., Luitz, S., Ma, Y., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mari, S. M., Maricic, J., Marini, L., Martoff, C. J., Meregaglia, A., 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., Napolitano, J., Nelson, A., Odrowski, S., 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., Razeto, A., Reinhold, B., Renshaw, A. L., Riffard, Q., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Rountree, S. D., Sablone, D., Saggese, P., Saldanha, R., Sands, W., Sangiorgio, S., Savarese, C., Segreto, E., Semenov, D. A., Shields, E., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stanford, C., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Tatarowicz, J., Testera, G., Tonazzo, A., Trinchese, P., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Walker, S., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wilhelmi, J., Wojcik, M. M., Xiang, 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: DarkSide-50 is a detector for dark matter candidates in the form of weakly interacting massive particles (WIMPs). It utilizes a liquid argon time projection chamber (LAr TPC) for the inner main detector. The TPC is surrounded by a liquid scintillator veto (LSV) and a water Cherenkov veto detector (WCV). The LSV and WCV, both instrumented with PMTs, act as the neutron and cosmogenic muon veto detectors for DarkSide-50. This paper describes the electronics and data acquisition system used for these two detectors.
Published: 2016
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34. The veto system of the DarkSide-50 experiment

Author: The DarkSide Collaboration, Agnes, P., Agostino, L., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Arisaka, K., Back, H. O., Baldin, B., Biery, K., Bonfini, G., Bossa, M., Bottino, B., Brigatti, A., Brodsky, J., Budano, F., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadonati, L., Cadoni, M., Calaprice, F., Canci, N., Candela, A., Cao, H., Cariello, M., Carlini, M., Catalanotti, S., Cavalcante, P., Chepurnov, A., Cocco, A. G., Covone, G., Crippa, L., D'Angelo, D., D'Incecco, M., Davini, S., De Cecco, S., De Deo, M., De Vincenzi, M., Derbin, A., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Edkins, E., Empl, A., Fan, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Foster, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Giganti, C., Goretti, A. M., Granato, F., Grandi, L., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Hackett, B. R., Herner, K. R., Hungerford, E. V., Ianni, Aldo, Ianni, Andrea, James, I., Johnson, T., Jollet, C., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kobychev, V., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Li, X., Lissia, M., Lombardi, P., Luitz, S., Ma, Y., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mari, S. M., Maricic, J., Marini, L., Martoff, C. J., Meregaglia, A., 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., Napolitano, J., Nelson, A., Odrowski, S., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pantic, E., Parmeggiano, S., Pelczar, K., Pelliccia, N., Perasso, S., Pocar, A., Pordes, S., Pugachev, D. A., Qian, H., Randle, K., Ranucci, G., Razeto, A., Reinhold, B., Renshaw, A. L., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Rountree, S. D., Sablone, D., Saggese, P., Saldanha, R., Sands, W., Sangiorgio, S., Savarese, C., Segreto, E., Semenov, D. A., Shields, E., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stanford, C., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Tatarowicz, J., Testera, G., Tonazzo, A., Trinchese, P., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, B., Wada, M., Walker, S., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wilhelmi, J., Wojcik, M. M., Xiang, 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: Nuclear recoil events produced by neutron scatters form one of the most important classes of background in WIMP direct detection experiments, as they may produce nuclear recoils that look exactly like WIMP interactions. In DarkSide-50, we both actively suppress and measure the rate of neutron-induced background events using our neutron veto, composed of a boron-loaded liquid scintillator detector within a water Cherenkov detector. This paper is devoted to the description of the neutron veto system of DarkSide-50, including the detector structure, the fundamentals of event reconstruction and data analysis, and basic performance parameters.
Published: 2015
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35. Results from the first use of low radioactivity argon in a dark matter search

Author: The DarkSide Collaboration, Agnes, P., Agostino, L., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Arisaka, K., Back, H. O., Baldin, B., Biery, K., Bonfini, G., Bossa, M., Bottino, B., Brigatti, A., Brodsky, J., Budano, F., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadonati, L., Cadoni, M., Calaprice, F., Canci, N., Candela, A., Cao, H., Cariello, M., Carlini, M., Catalanotti, S., Cavalcante, P., Chepurnov, A., Cocco, A. G., Covone, G., Crippa, L., D'Angelo, D., D'Incecco, M., Davini, S., De Cecco, S., De Deo, M., De Vincenzi, M., Derbin, A., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Edkins, E., Empl, A., Fan, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Forster, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Giganti, C., Goretti, A. M., Granato, F., Grandi, L., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Hackett, B. R., Herner, K., Hungerford, E. V., Ianni, Al., Ianni, An., James, I., Jollet, C., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kobychev, V., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Li, X., Lissia, M., Lombardi, P., Luitz, S., Ma, Y., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mari, S. M., Maricic, J., Marini, L., Martoff, C. J., Meregaglia, A., Meyers, P. D., Miletic, T., Milincic, R., Montanari, D., Monte, A., Montuschi, M., Monzani, M., Mosteiro, P., Mount, B. J., Muratova, V. N., Musico, P., Napolitano, J., Nelson, A., Odrowski, S., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pantic, E., Parmeggiano, S., Pelczar, K., Pelliccia, N., Perasso, S., Pocar, A., Pordes, S., Pugachev, D. A., Qian, H., Randle, K., Ranucci, G., Razeto, A., Reinhold, B., Renshaw, A. L., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Rountree, D., Sablone, D., Saggese, P., Saldanha, R., Sands, W., Sangiorgio, S., Savarese, C., Segreto, E., Semenov, D. A., Shields, E., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smallcomb, M., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stanford, C., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Tatarowicz, J., Testera, G., Tonazzo, A., Trinchese, P., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, B., Wada, M., Walker, S., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wilhelmi, J., Wojcik, M. M., Xiang, X., Xu, J., Yang, C., Yoo, J., Zavatarelli, S., Zec, A., Zhong, W., Zhu, C., and Zuzel, G.
Subjects: Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, High Energy Physics - Experiment, Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: Liquid argon is a bright scintillator with potent particle identification properties, making it an attractive target for direct-detection dark matter searches. The DarkSide-50 dark matter search here reports the first WIMP search results obtained using a target of low-radioactivity argon. DarkSide-50 is a dark matter detector, using two-phase liquid argon time projection chamber, located at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso. The underground argon is shown to contain Ar-39 at a level reduced by a factor (1.4 +- 0.2) x 10^3 relative to atmospheric argon. We report a background-free null result from (2616 +- 43) kg d of data, accumulated over 70.9 live-days. When combined with our previous search using an atmospheric argon, the 90 % C.L. upper limit on the WIMP-nucleon spin-independent cross section based on zero events found in the WIMP search regions, is 2.0 x 10^-44 cm^2 (8.6 x 10^-44 cm^2, 8.0 x 10^-43 cm^2) for a WIMP mass of 100 GeV/c^2 (1 TeV/c^2 , 10 TeV/c^2)., Comment: Accepted by Phys. Rev. D
Published: 2015
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36. SiPM-matrix readout of two-phase argon detectors using electroluminescence in the visible and near infrared range

Author: Aalseth, C. E., Abdelhakim, S., Agnes, P., Ajaj, R., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alici, A., Alton, A. K., Amaudruz, P., Ameli, F., Anstey, J., Antonioli, P., Arba, M., Arcelli, S., Ardito, R., Arnquist, I. J., Arpaia, P., Asner, D. M., Asunskis, A., Ave, M., Back, H. O., Barbaryan, V., Barrado Olmedo, A., Batignani, G., Bisogni, M. G., Bocci, V., Bondar, A., Bonfini, G., Bonivento, W., Borisova, E., Bottino, B., Boulay, M. G., Bunker, R., Bussino, S., Buzulutskov, A., Cadeddu, M., Cadoni, M., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Cantini, C., Caravati, M., Cariello, M., Carnesecchi, F., Castellani, A., Castello, P., Cavalcante, P., Cavazza, D., Cavuoti, S., Cebrian, S., Cela Ruiz, J. M., Celano, B., Cereseto, R., Chashin, S., Cheng, W., Chepurnov, A., Cicalò, C., Cifarelli, L., Citterio, M., Coccetti, F., Cocco, V., Colocci, M., Conde Vilda, E., Consiglio, L., Cossio, F., Covone, G., Crivelli, P., D’Antone, I., D’Incecco, M., Da Rocha Rolo, M. D., Dadoun, O., Daniel, M., Davini, S., De Cecco, S., De Deo, M., De Falco, A., De Gruttola, D., De Guido, G., De Rosa, G., Dellacasa, G., Demontis, P., De Pasquale, S., Derbin, A. V., Devoto, A., Eusanio, F. Di, Di Noto, L., Di Pietro, G., Di Stefano, P., Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Downing, M., Edalatfar, F., Empl, A., Fernandez Diaz, M., Filip, C., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franceschi, A., Franco, D., Frolov, E., Froudakis, G. E., Funicello, N., Gabriele, F., Gabrieli, A., Galbiati, C., Garbini, M., Garcia Abia, P., Gascón Fora, D., Gendotti, A., Ghiano, C., Ghisi, A., Giampa, P., Giampaolo, R. A., Giganti, C., Giorgi, M. A., Giovanetti, G. K., Gligan, M. L., Gorchakov, O., Grab, M., Graciani Diaz, R., Grassi, M., Grate, J. W., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerra, M. B. B., Guerzoni, M., Gulino, M., Haaland, R. K., Hackett, B. R., Hallin, A., Haranczyk, M., Harrop, B., Hoppe, E. W., Horikawa, S., Hosseini, B., Hubaut, F., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ilyasov, A., Ippolito, V., Jillings, C., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I., Kondo, K., Kopp, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kugathasan, R., Kuss, M., La Commara, M., La Delfa, L., Lai, M., Lebois, M., Lehnert, B., Levashko, N., Li, X., Liqiang, Q., Lissia, M., Lodi, G. U., Longo, G., Lussana, R., Luzzi, L., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Manecki, S., Mapelli, L., Margotti, A., Mari, S. M., Mariani, M., Maricic, J., Marinelli, M., Marras, D., Martínez, M., Martinez Rojas, A. D., Mascia, M., Mason, J., Masoni, A., McDonald, A. B., Messina, A., Miletic, T., Milincic, R., Moggi, A., Moioli, S., Monroe, J., Morrocchi, M., Mroz, T., Mu, W., Muratova, V. N., Murphy, S., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Napolitano, T., Navrer Agasson, A., Nessi, M., Nikulin, I., Nosov, V., Nowak, J. A., Oleinik, A., Oleynikov, V., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Palmas, S., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pazzona, F., Peeters, S., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Pelliccia, N., Perotti, F., Pesudo, V., Picciau, E., Pietropaolo, F., Pocar, A., Pollmann, T. R., Portaluppi, D., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D., Radics, B., Raffaelli, F., Ragusa, F., Razeti, M., Regenfus, C., Renshaw, A. L., Rescia, S., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Rode, J., Romani, A., Romero, L., Rossi, N., Rubbia, A., Sala, P., Salatino, P., Samoylov, O., Sánchez García, E., Sandford, E., Sanfilippo, S., Sant, M., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schlitzer, B., Scioli, G., Segreto, E., Seifert, A., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Siddhanta, S., Simeone, M., Singh, P. N., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sobrero, G., Sokolov, A., Sotnikov, A., Stainforth, R., Steri, A., Stracka, S., Strickland, V., Suffritti, G. B., Sulis, S., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Testera, G., Thorpe, T., Tonazzo, A., Tosi, A., Tuveri, M., Unzhakov, E. V., Usai, G., Vacca, A., Vázquez-Jáuregui, E., Viant, T., Viel, S., Villa, F., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wahl, J., Walding, J. J., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wheadon, R. J., Williams, R., Wilson, J., Wojcik, Ma. M., Wojcik, Ma., Wu, S., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zuffa, M., and Zuzel, G.
Published: 2021
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37. The European Physical Journal C

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., Ortiz de Solórzano, A., 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., Zykova &amp, M. P., DarkSide-20k, Collaboration, Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), DarkSide-20k, Aaron, E., Agnes, P., Ahmad, I., Albergo, S., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Amaudruz, P., Atzori Corona, M., Ave, M., Avetisov, I. C., Azzolini, O., Back, H. O., Balmforth, Z., Barrado, A., Barrillon, P., Basco, A., Batignani, G., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Boulay, M. G., Busto, J., Cadeddu, M., Caminata, A., Canci, N., Capra, A., Caprioli, S., Caravati, M., Cargioli, N., Carlini, M., Castello, P., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cebrian, S., Cela Ruiz, J. M., Chashin, S., Chepurnov, A., Chyhyrynets, E., Cifarelli, L., Cintas, D., Citterio, M., Cleveland, B., Cocco, V., Conde Vilda, E., Consiglio, L., Copello, S., Covone, G., Czubak, M., D'Aniello, M., D'Auria, S., Da Rocha Rolo, M. D., Davini, S., De Cecco, S., De Guido, G., De Gruttola, D., De Pasquale, S., De Rosa, G., Dellacasa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Capua, F., Di Noto, L., Di Stefano, P., Dolganov, G., Dordei, F., Ellingwood, E., Erjavec, T., Farenzena, S., Fernandez Diaz, M., Fiorillo, G., Franchini, P., Franco, D., Funicello, N., Gabriele, F., Gahan, D., Galbiati, C., Gallina, G., Gallus, G., Garbini, M., Garcia Abia, P., Gendotti, A., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goicoechea Casanueva, V., Gola, A., Grauso, G., Grilli di Cortona, G., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerzoni, M., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A. L., Hamer, A., Haranczyk, M., Hessel, T., Hill, S., Horikawa, S., Hubaut, F., Hucker, J., Hugues, T., Ianni, A., 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., Kuzniak, 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., Martinez, 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., Mroz, 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 Solorzano, A. O., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Pesudo, V., Piacentini, S., Pietrofaccia, L., Pino, N., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Pralavorio, P., Price, D., Ragusa, F., Ramachers, Y., Razeti, M., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Roberts, A., Roberts, C., Rode, J., Rogers, G., Romero, L., Rossi, M., Rubbia, A., Sabia, M. A., Sabiu, G. M., Salomone, P., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schillaci, G., Schukman, F., Scioli, G., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Smirnova, T., Smith, B., Spadoni, F., Spangenberg, M., Stefanizzi, R., Steri, A., Stornelli, V., Stracka, S., Stringer, M., Sulis, S., Sung, A., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Taylor, A., Taylor, J., Tedesco, S., Testera, G., Thieme, K., Thorpe, T. N., Tonazzo, A., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., Vallivilayil John, T., Van Uffelen, M., Viant, T., Viel, S., Vogelaar, R. B., Vossebeld, J., Wada, M., Walczak, M. B., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Williams, L., Wingerter-Seez, I., Wojaczynski, R., Wojcik, M. 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, WIMP, dark matter, DarkSide-20k, stability, buildings, programming, nitrogen, cryogenic distillation, Gran Sasso, astro-ph.IM, cryogenics, quality, Dark Matter, Argon, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, experimental results
Abstract: The Aria cryogenic distillation plant, located in Sardinia, Italy, is a key component of the DarkSide-20k experimental program for WIMP dark matter searches at the INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italy. Aria is designed to purify the argon, extracted from underground wells in Colorado, USA, and used as the DarkSide-20k target material, to detector-grade quality. In this paper, we report the first measurement of argon isotopic separation by distillation with the 26 m tall Aria prototype. We discuss the measurement of the operating parameters of the column and the observation of the simultaneous separation of the three stable argon isotopes: $${}^{36}\hbox {Ar}$$ 36 Ar , $${}^{38}\textrm{Ar}$$ 38 Ar , and $${}^{40}\textrm{Ar}$$ 40 Ar . We also provide a detailed comparison of the experimental results with commercial process simulation software. This measurement of isotopic separation of argon is a significant achievement for the project, building on the success of the initial demonstration of isotopic separation of nitrogen using the same equipment in 2019.
Published: 2023

38. Search for dark-matter–Nucleon interactions via Migdal effect with DarkSide-50

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., Zuzel, G., Royal Holloway [University of London] (RHUL), Universidade de São Paulo = University of São Paulo (USP), Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), University of South Dakota [Vermillion] (USD), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [Pisa] (INFN), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [Sezione di Roma 1] (INFN), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Cagliari (INFN, Sezione di Cagliari), Università degli studi di Genova = University of Genoa (UniGe), Università degli Studi di Cagliari = University of Cagliari (UniCa), Princeton University, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova (INFN, Sezione di Genova), King‘s College London, Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS), University of Naples Federico II = Università degli studi di Napoli Federico II, Virginia Tech [Blacksburg], D.V. Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics (SINP), Lomonosov Moscow State University (MSU), Università degli Studi di Milano = University of Milan (UNIMI), Saint Petersburg Nuclear Physics Institute RAS, St Petersburg Nuclear Physics Institute, University of Massachusetts System (UMASS), Università degli Studi di Sassari = University of Sassari [Sassari] (UNISS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Physics, Princeton University (DPPU), INFN Frascati, Institute of Molecular Genetics of National Research Centre «Kurchatov Institute» [Moscow, Russia], Russian Academy of Sciences [Moscow] (RAS), Institute of High Energy Physics [Beijing] (IHEP), Chinese Academy of Sciences [Changchun Branch] (CAS), Università degli Studi di Enna ' KORE ' = Kore University of Enna, Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Houston [Clear Lake], Black Hills State University, Nicolaus Copernicus Astronomical Cente (AstroCeNT), Joint Institute for Nuclear Research (JINR), University of Houston, Belgorod National Research University, University of California (UC), University of Hawai'i [Hilo], Laboratoire National Henri Becquerel (LNHB), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département d'instrumentation Numérique (DIN (CEA-LIST)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Università degli Studi di Perugia = University of Perugia (UNIPG), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania (INFN), Università degli studi di Catania = University of Catania (Unict), University of Massachusetts [Amherst] (UMass Amherst), University of California [Davis] (UC Davis), University of Manchester [Manchester], Università degli Studi di Roma Tor Vergata [Roma], Uniwersytet Jagielloński w Krakowie = Jagiellonian University (UJ), 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., 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.
Subjects: instrumentation, electrons, General Physics and Astronomy, dark matter direct detection, dark matter mass, radioactivity, ionization, Dark matter, [PHYS.HEXP]Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex], particle interaction, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], electron final state, ionizing radiation, signal processing, experimental results
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/c2 mass dark matter. We present new constraints for sub-GeV/c2 dark matter using the dual-phase liquid argon time projection chamber of the DarkSide-50 experiment with an exposure of (12 306±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/c2. Furthermore, it sets the most stringent upper limit on the spin independent dark matter nucleon cross section for masses below 3.6 GeV/c2.
Published: 2023

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

Author: 50 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., 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 (hep-ex), Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO), FOS: Physical sciences, 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., 8 pages, 4 figures
Published: 2023

40. THE DARKSIDE-50 EXPERIMENT: A LIQUID ARGON TARGET FOR DARK MATTER PARTICLES

Author: Agnes, P., primary, Agostino, L., additional, Albuquerque, I. F. M., additional, Alexander, T., additional, Alton, A. K., additional, Arisaka, K., additional, Back, H. O., additional, Baldin, B., additional, Biery, K., additional, Bonfini, G., additional, Bossa, M., additional, Bottino, B., additional, Brigatti, A., additional, Brodsky, J., additional, Budano, F., additional, Bussino, S., additional, Cadeddu, M., additional, Cadonati, L., additional, Cadoni, M., additional, Calaprice, F., additional, Canci, N., additional, Candela, A., additional, Cao, H., additional, Cariello, M., additional, Carlini, M., additional, Catalanotti, S., additional, Cavalcante, P., additional, Chepurnov, A., additional, Cocco, A. G., additional, Covone, G., additional, Crippa, L., additional, D’Angelo, D., additional, D’Incecco, M., additional, Davini, S., additional, De Cecco, S., additional, De Deo, M., additional, De Vincenzi, M., additional, Derbin, A., additional, Devoto, A., additional, Di Eusanio, F., additional, Di Pietro, G., additional, Edkins, E., additional, Empl, A., additional, Fan, A., additional, Fiorillo, G., additional, Fomenko, K., additional, Forster, G., additional, Franco, D., additional, Gabriele, F., additional, Galbiati, C., additional, Giganti, C., additional, Goretti, A. M., additional, Granato, F., additional, Grandi, L., additional, Gromov, M., additional, Guan, M., additional, Guardincerri, Y., additional, Hackett, B. R., additional, Herner, K., additional, Hungerford, E. V., additional, Ianni, Al., additional, Ianni, An., additional, James, I., additional, Jollet, C., additional, Keeter, K., additional, Kendziora, C. L., additional, Kobychev, V., additional, Koh, G., additional, Korablev, D., additional, Korga, G., additional, Kubankin, A., additional, Li, X., additional, Lissia, M., additional, Lombardi, P., additional, Luitz, S., additional, Ma, Y., additional, Machulin, I. N., additional, Mandarano, A., additional, Mari, S. M., additional, Maricic, J., additional, Marini, L., additional, Martoff, C J., additional, Meregaglia, A., additional, Meyers, P. D., additional, Miletic, T., additional, Milincic, R., additional, Montanari, D., additional, Monte, A., additional, Montuschi, M., additional, Monzani, M., additional, Mosteiro, P., additional, Mount, B. J., additional, Muratova, V. N., additional, Musico, P., additional, Napolitano, J., additional, Nelson, A., additional, Odrowski, S., additional, Orsini, M., additional, Ortica, F., additional, Pagani, L., additional, Pallavicini, M., additional, Pantic, E., additional, Parmeggiano, S., additional, Pelczar, K., additional, Pelliccia, N., additional, Perasso, S., additional, Pocar, A., additional, Pordes, S., additional, Pugachev, D. A., additional, Qian, H., additional, Randle, K., additional, Ranucci, G., additional, Razeto, A., additional, Reinhold, B., additional, Renshaw, A. L., additional, Romani, A., additional, Rossi, B., additional, Rossi, N., additional, Rountree, D., additional, Sablone, D., additional, Saggese, P., additional, Saldanha, R., additional, Sands, W., additional, Sangiorgio, S., additional, Savarese, C., additional, Segreto, E., additional, Semenov, D. A., additional, Shields, E., additional, Singh, P. N., additional, Skorokhvatov, M. D., additional, Smirnov, O., additional, Sotnikov, A., additional, Stanford, C., additional, Suvorov, Y., additional, Tartaglia, R., additional, Tatarowicz, J., additional, Testera, G., additional, Tonazzo, A., additional, Trinchese, P., additional, Unzhakov, E. V., additional, Vishneva, A., additional, Vogelaar, B., additional, Wada, M., additional, Walker, S., additional, Wang, H., additional, Wang, Y., additional, Watson, A. W., additional, Westerdale, S., additional, Wilhelmi, J., additional, Wojcik, M. M., additional, Xiang, X., additional, Xu, J., additional, Yang, C., additional, Yoo, J., additional, Zavatarelli, S., additional, Zec, A., additional, Zhong, W., additional, Zhu, C., additional, and Zuzel, G., additional
Published: 2017
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41. 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., Barrado Olmedo, A. I., 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., Da Rocha Rolo, M. D., 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., Fernandez Diaz, M., Ferri, A., Filip, C., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Froudakis, G. E., Gabriele, F., Gabrieli, A., Galbiati, C., Garcia Abia, P., 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., La Commara, 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., Navrer Agasson, A., 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., Pesudo, V., 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., Sánchez García, E., Sands, W., Sanfilippo, S., 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., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Williams, R., Wojcik, M. M., Wu, S., Xiang, X., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Yllera de Llano, A., Zappa, F., Zappalà, G., Zhu, C., Zichichi, A., Zullo, M., Zullo, A., and Zuzel, G.
Published: 2018
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42. Refrigerated Hydrogen Gas Jet for the Fermilab Antiproton Accumulator

Author: Allspach, D. H., Kendziora, C. L., Marinelli, M., Macri, M., Robutti, E., Boero, G., and Kittel, Peter, editor
Published: 1996
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43. Sensitivity of future liquid argon dark matter search experiments to core-collapse supernova neutrinos

Author: DarkSide-20k Collaboration, Agnes, P., Albergo, S., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alici, A., Alton, A. K., Amaudruz, P., Arcelli, S., Ave, M., Avetissov, I. Ch., Giorgi, M. A., Giovanetti, G. K., Goicoechea Casanueva, V., Gola, A., Graciani Diaz, R., Grigoriev, G. Y., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerzoni, M., Avetisov, R. I., Gulino, M., Guo, C., Hackett, B. R., Hallin, A., Haranczyk, M., Hill, S., Horikawa, S., Hubaut, F., Hugues, T., Hungerford, E. V., Azzolini, O., Ianni, An., Ippolito, V., James, C. C., Jillings, C., Kachru, P., Kemp, A. A., Kendziora, C. L., Keppel, G., Khomyakov, A. V., Kim, S., Back, H. O., Kish, A., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Kubankin, A., Kugathasan, R., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., Lai, M., Balmforth, Z., Langrock, S., Leyton, M., Li, X., Lidey, L., Lissia, M., Longo, G., Machulin, I. N., Mapelli, L., Marasciulli, A., Margotti, A., Barbarian, V., Mari, S. M., Maricic, J., Martínez, M., Martinez Rojas, A. D., Martoff, C. J., Masoni, A., Mazzi, A., McDonald, A. B., Mclaughlin, J., Messina, A., Barrado Olmedo, A., Meyers, P. D., Miletic, T., Milincic, R., Moggi, A., Moharana, A., Moioli, S., Monroe, J., Morisi, S., Morrocchi, M., Mozhevitina, E. N., Barrillon, P., Mróz, T., Muratova, V. N., Muscas, C., Musenich, L., Musico, P., Nania, R., Napolitano, T., Navrer Agasson, A., Nessi, M., Nikulin, I., Basco, A., Nowak, J., Oleinik, A., Oleynikov, V., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pegoraro, P. A., Batignani, G., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Perotti, F., Pesudo, V., Picciau, E., Pietropaolo, F., Pira, C., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Bondar, A., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D., Raffaelli, F., Ragusa, F., Ramirez, A., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Bonivento, W. M., Rescia, S., Rescigno, M., Resnati, F., Retiere, F., Rignanese, L. P., Ripoli, C., Rivetti, A., Rode, J., Romero, L., ROSSI, Monia, Borisova, E., Rubbia, A., Salatino, P., Samoylov, O., Sánchez García, E., Sandford, E., Sanfilippo, S., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Bottino, B., Schlitzer, B., Scioli, G., Semenov, D. A., Shaw, B., Shchagin, A., Sheshukov, A., Simeone, M., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Boulay, M. G., Smith, B., Sokolov, A., Steri, A., Stracka, S., Strickland, V., Stringer, M., Sulis, S., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Buccino, G., Testera, G., Thorpe, T. N., Tonazzo, A., Torres-Lara, S., Tricomi, A., Unzhakov, E. V., Usai, G., Vallivilayil John, T., Viant, T., Viel, S., Bussino, S., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wheadon, R. J., Williams, L., Wojcik, Ma. M., Wojcik, Ma., Busto, J., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zani, A., Zichichi, A., Zuzel, G., Zykova, M. P., 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, STEFANO, Cebrian, S., Cela Ruiz, J. M., Celano, B., Chashin, S., Chepurnov, A., Chyhyrynets, E., Cicalò, C., Cifarelli, L., Cintas, D., Coccetti, F., Cocco, V., Colocci, M., Conde Vilda, E., Consiglio, L., Copello, S., Corning, J., Covone, G., Czudak, P., D'Auria, S., Da Rocha Rolo, M. D., 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, GIORGIA, DELLA VALLE, Massimo, 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., Fernandez Diaz, M., Fiorillo, G., Franceschi, A., Franco, D., Frolov, E., Funicello, N., Gabriele, F., Galbiati, C., Garbini, M., Garcia Abia, P., Gendotti, A., Ghiano, C., Giampaolo, R. A., Giganti, C., 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., Barrado Olmedo, A., 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., Cela Ruiz, J. M., Celano, B., Chashin, S., Chepurnov, A., Chyhyrynets, E, Cicalò, C., Cifarelli, L., Cintas, D., Coccetti, F., Cocco, V., Colocci, M., Conde Vilda, E., Consiglio, L., Copello, S., Corning, J., Covone, G., Czudak, P., D'Auria, S., Da Rocha Rolo, M. D., 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., Fernandez Diaz, M., Fiorillo, G., Franceschi, A., Franco, D., Frolov, E., Funicello, N., Gabriele, F., Galbiati, C., Garbini, M., Garcia Abia, P., Gendotti, A., Ghiano, C., Giampaolo, R. A., Giganti, C., Giorgi, M. A., Giovanetti, G. K., Goicoechea Casanueva, V., Gola, A., Graciani Diaz, R., 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., Martinez Rojas, A. D., 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., Navrer Agasson, A., 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., Sánchez García, E., 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., Vallivilayil John, T., 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., Zykova, M. P., Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), DarkSide 20k, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Agnes P., Albergo S., Albuquerque I.F.M., Alexander T., Alici A., Alton A.K., Amaudruz P., Arcelli S., Ave M., Avetissov I.C., Avetisov R.I., Azzolini O., Back H.O., Balmforth Z., Barbarian V., Barrado Olmedo A., 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., Cardenas-Montes M., Carlini M., Carnesecchi F., Castello P., Catalanotti S., Cataudella V., Cavalcante P., Cavuoti S., Cebrian S., Cela Ruiz J.M., Celano B., Chashin S., Chepurnov A., Chyhyrynets E., Cicalo C., Cifarelli L., Cintas D., Coccetti F., Cocco V., Colocci M., E. Conde Vilda, Consiglio L., Copello S., Corning J., Covone G., Czudak P., D'Auria S., Da Rocha Rolo M.D., 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., Fernandez Diaz M., Fiorillo G., Franceschi A., Franco D., Frolov E., Funicello N., Gabriele F., Galbiati C., Garbini M., Garcia Abia P., Gendotti A., Ghiano C., Giampaolo R.A., Giganti C., Giorgi M.A., Giovanetti G.K., Goicoechea Casanueva V., Gola A., Graciani Diaz R., 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 A., 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., Kuzniak 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., Martinez M., Martinez Rojas A.D., 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., Mroz T., Muratova V.N., Muscas C., Musenich L., Musico P., Nania R., Napolitano T., Navrer Agasson A., 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., Sanchez Garcia E., 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., Vallivilayil John T., Viant T., Viel S., Vishneva A., Vogelaar R.B., Wada M., Wang H., Wang Y., Westerdale S., Wheadon R.J., Williams L., Wojcik M.M., Wojcik M., Xiao X., Yang C., Ye Z., Zani A., Zichichi A., Zuzel G., and Zykova M.P.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, Physics::Instrumentation and Detectors, Astrophysics, dark matter: direct detection, 01 natural sciences, 7. Clean energy, neutrino: flux, charged current, neutrino: supernova, Detectors and Experimental Techniques, physics.ins-det, High Energy Astrophysical Phenomena (astro-ph.HE), Physics, Elastic scattering, astro-ph.HE, Dark matter detector, dark matter detectors, Instrumentation and Detectors (physics.ins-det), oscillation, suppression, Supernova, Neutrino detector, astro-ph.IM, target: mass, Neutrino, Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, burst, Astrophysics and Astronomy, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, Dark matter, FOS: Physical sciences, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, ARGÔNIO, neutrino: energy, 0103 physical sciences, ionization, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], supernova neutrinos, Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM), Astrophysics::Galaxy Astrophysics, neutrino nucleus: scattering, 010308 nuclear & particles physics, background, dark matter: mass, dark matter: elastic scattering, Astronomy and Astrophysics, dark matter detectors, supernova neutrinos, Type II supernova, sensitivity, Galaxy, liquid argon, coherence, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], Electron neutrino, Dark matter detectors, Supernova neutrinos
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., 21 pages, 8 figures
Published: 2021

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

Author: Picciau, E., Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V, Bonfini, G., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Catalanotti, S., Cataudella, V, Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chepurnov, A., Cicalo, C., Cocco, A. G., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Deo, M., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin A., V, Devoto, A., Di Eusanio, F., D'Incecco, M., Di Pietro, G., Dionisi, C., Downing, M., D'Urso, D., Edkins, E., Empl, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giagu, S., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Gorchakov, O., Goretti, A. M., Granato, F., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Gulino, M., Hackett, B. R., Horner, K., Hosseini, B., Hughes, D., Humble, P., Hungerford E., 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., Pantie, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Pocar, A., Pordes, S., Poudel, S. S., Qian, H., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Riffard, Q., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Sablone, D., Sainoylov, O., Sands, W., Savarese, C., Schlitzer, B., Segreto, E., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stanford, C., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Trinchese, P., Unzhakov E., Verducci, M., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Waldrop, T. J., Wang, H., Wang, Y., Watson, A. W., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiang, X., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zhu, C., Zuzel, G., Picciau, E., Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V, Bonfini, G., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Caravati, M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Catalanotti, S., Cataudella, V, Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chepurnov, A., Cicalo, C., Cocco, A. G., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Deo, M., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A., V, Devoto, A., Di Eusanio, F., D'Incecco, M., Di Pietro, G., Dionisi, C., Downing, M., D'Urso, D., Edkins, E., Empl, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giagu, S., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Gorchakov, O., Goretti, A. M., Granato, F., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Gulino, M., Hackett, B. R., Horner, K., Hosseini, B., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E., 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., Pantie, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Pocar, A., Pordes, S., Poudel, S. S., Qian, H., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Riffard, Q., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Sablone, D., Sainoylov, O., Sands, W., Savarese, C., Schlitzer, B., Segreto, E., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stanford, C., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Trinchese, P., Unzhakov, E., 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.
Published: 2020

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

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

46. Separating Ar39 from Ar40 by cryogenic distillation with Aria for dark matter searches

Author: 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., Barrado Olmedo, A., 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., Cárdenas-Montes, M., Cargioli, N., Carlini , M., Carnesecchi, F., Castello, P., Castellani, A., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Cebrian, S., Cela Ruiz, J. M., Celano, B., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Cifarelli, L., Cintas, D., Coccetti, F., Cocco, V., Colocci, M., Conde Vilda, E., Consiglio, L., Copello, S., Corning, J., Covone, G., Czudak, P., D’Aniello, M., D’Auria, S., Da Rocha Rolo, M. D., 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., Fernandez Diaz, M., Filip, C., Fiorillo, G., Franceschi, A., Franco, D., Frolov, E., Funicello, N., Gabriele, F., Galbiati, C., Garbini, M., Garcia Abia, P., Gendotti, A., Ghiano, C., Giampaolo, R. A., Giganti, C., Giorgi, M. A., Giovanetti, G. K., Gligan, M. L., Goicoechea Casanueva, V., Gola, A., Goretti, A. M., Graciani Diaz, R., 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., Kish, A., Kochanek, I., Kondo, K., Korga, G., Kubankin, A., Kugathasan, R., Kuss, M., Kuzniak, 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., Martínez, M., Martinez Rojas, A. D., Martini, A., 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., Mróz, T., Muratova, V. N., Murenu, A., Muscas, C., Musenich, L., Musico, P., Nania, R., Napolitano, T., Navrer Agasson, A., 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., and Pelczar, K.
Subjects: Physics::Instrumentation and Detectors
Abstract: Aria is a plant hosting a 350m cryogenic isotopic distillation column, the tallest ever built, which is being installed 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. It was designed to reduce the isotopic abundance of 39Ar in argon extracted from underground sources, called Underground Argon (UAr), which is used for dark-matter searches. Indeed, 39Ar is a -emitter of cosmogenic origin, whose activity poses background and pile-up concerns in the detectors. 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 the isotopic cryogenic distillation of nitrogen with a prototype plant.
Published: 2021

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

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

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

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

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

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

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

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

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