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1. Light Dark Matter Constraints from SuperCDMS HVeV Detectors Operated Underground with an Anticoincidence Event Selection

Author: SuperCDMS Collaboration, Albakry, M. F., Alkhatib, I., Alonso-González, D., Amaral, D. W. P., Anczarski, J., Aralis, T., Aramaki, T., Arnquist, I. J., Langroudy, I. Ataee, Azadbakht, E., Bathurst, C., Bhattacharyya, R., Biffl, A. J., Brink, P. L., Buchanan, M., Bunker, R., Cabrera, B., Calkins, R., Cameron, R. A., Cartaro, C., Cerdeño, D. G., Chang, Y. -Y., Chaudhuri, M., Chen, J. -H., Chen, R., Chott, N., Cooley, J., Coombes, H., Cushman, P., Cyna, R., Das, S., De Brienne, F., Dharani, S., di Vacri, M. L., Diamond, M. D., Elwan, M., Fascione, E., Figueroa-Feliciano, E., Fouts, K., Fritts, M., Germond, R., Ghaith, M., Golwala, S. R., Hall, J., Harms, S. A. S., Harris, K., Hassan, N., Hong, Z., Hoppe, E. W., Hsu, L., Huber, M. E., Iyer, V., Jardin, D., Kashyap, V. K. S., Keller, S. T. D., Kelsey, M. H., Kennard, K. T., Kubik, A., Kurinsky, N. A., Lee, M., Leyva, J., Liu, J., Liu, Y., Loer, B., Asamar, E. Lopez, Lukens, P., MacFarlane, D. B., Mahapatra, R., Mammo, J. S., Mast, N., Mayer, A. J., Theenhausen, H. Meyer zu, Michaud, É., Michielin, E., Mirabolfathi, N., Mirzakhani, M., Mohanty, B., Monteiro, D., Nelson, J., Neog, H., Novati, V., Orrell, J. L., Osborne, M. D., Oser, S. M., Pandey, L., Pandey, S., Partridge, R., Pedreros, D. S., Peng, W., Perna, L., Perry, W. L., Podviianiuk, R., Poudel, S. S., Pradeep, A., Pyle, M., Rau, W., Reid, E., Ren, R., Reynolds, T., Rios, M., Roberts, A., Robinson, A. E., Ryan, J. L., Saab, T., Sadek, D., Sadoulet, B., Sahoo, S. P., Saikia, I., Sander, J., Sattari, A., Schmidt, B., Schnee, R. W., Scorza, S., Serfass, B., Simchony, A., Sincavage, D. J., Sinervo, P., Street, J., Sun, H., Tanner, E., Terry, G. D., Toback, D., Verma, S., Villano, A. N., von Krosigk, B., Watkins, S. L., Wen, O., Williams, Z., Wilson, M. J., Winchell, J., Wykoff, K., Yellin, S., Young, B. A., Yu, T. C., Zatschler, B., Zatschler, S., Zaytsev, A., Zhang, E., Zheng, L., Zuniga, A., and Zurowski, M. J.
Subjects: High Energy Physics - Experiment, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: This article presents constraints on dark-matter-electron interactions obtained from the first underground data-taking campaign with multiple SuperCDMS HVeV detectors operated in the same housing. An exposure of 7.63 g-days is used to set upper limits on the dark-matter-electron scattering cross section for dark matter masses between 0.5 and 1000 MeV/$c^2$, as well as upper limits on dark photon kinetic mixing and axion-like particle axioelectric coupling for masses between 1.2 and 23.3 eV/$c^2$. Compared to an earlier HVeV search, sensitivity was improved as a result of an increased overburden of 225 meters of water equivalent, an anticoincidence event selection, and better pile-up rejection. In the case of dark-matter-electron scattering via a heavy mediator, an improvement by up to a factor of 25 in cross-section sensitivity was achieved., Comment: 7 pages + title and references, 4 figures, and 1 table
Published: 2024

2. 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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3. 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

4. First measurement of the nuclear-recoil ionization yield in silicon at 100 eV

Author: Albakry, M. F., Alkhatib, I., Alonso, D., Amaral, D. W. P., An, P., Aralis, T., Aramaki, T., Arnquist, I. J., Langroudy, I. Ataee, Azadbakht, E., Banik, S., Barbeau, P. S., Bathurst, C., Bhattacharyya, R., Brink, P. L., Bunker, R., Cabrera, B., Calkins, R., Cameron, R. A., Cartaro, C., Cerdeño, D. G., Chang, Y. -Y., Chaudhuri, M., Chen, R., Chott, N., Cooley, J., Coombes, H., Corbett, J., Cushman, P., Das, S., De Brienne, F., Rios, M., Dharani, S., di Vacri, M. L., Diamond, M. D., Elwan, M., Fascione, E., Figueroa-Feliciano, E., Fink, C. W., Fouts, K., Fritts, M., Gerbier, G., Germond, R., Ghaith, M., Golwala, S. R., Hall, J., Hassan, N., Hedges, S. C., Hines, B. A., Hong, Z., Hoppe, E. W., Hsu, L., Huber, M. E., Iyer, V., Kashyap, V. K. S., Kelsey, M. H., Kubik, A., Kurinsky, N. A., Lee, M., Li, A., Li, L., Litke, M., Liu, J., Liu, Y., Loer, B., Asamar, E. Lopez, Lukens, P., MacFarlane, D. B., Mahapatra, R., Mandic, V., Mast, N., Mayer, A. J., Theenhausen, H. Meyer zu, Michaud, ., Michielin, E., Mirabolfathi, N., Mohanty, B., Nebolsky, B., Nelson, J., Neog, H., Novati, V., Orrell, J. L., Osborne, M. D., Oser, S. M., Page, W. A., Pandey, S., Partridge, R., Pedreros, D. S., Perna, L., Podviianiuk, R., Ponce, F., Poudel, S., Pradeep, A., Pyle, M., Rau, W., Reid, E., Ren, R., Reynolds, T., Roberts, A., Robinson, A. E., Runge, J., Saab, T., Sadek, D., Sadoulet, B., Saikia, I., Sander, J., Sattari, A., Schmidt, B., Schnee, R. W., Scorza, S., Serfass, B., Poudel, S. S., Sincavage, D. J., Sinervo, P., Speaks, Z., Street, J., Sun, H., Thasrawala, F. K., Toback, D., Underwood, R., Verma, S., Villano, A. N., von Krosigk, B., Watkins, S. L., Wen, O., Williams, Z., Wilson, M. J., Winchell, J., Wykoff, K., Yellin, S., Young, B. A., Yu, T. C., Zatschler, B., Zatschler, S., Zaytsev, A., Zeolla, A., Zhang, E., Zheng, L., Zheng, Y., and Zuniga, A.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, High Energy Physics - Experiment, Nuclear Experiment
Abstract: We measured the nuclear--recoil ionization yield in silicon with a cryogenic phonon-sensitive gram-scale detector. Neutrons from a mono-energetic beam scatter off of the silicon nuclei at angles corresponding to energy depositions from 4\,keV down to 100\,eV, the lowest energy probed so far. The results show no sign of an ionization production threshold above 100\,eV. These results call for further investigation of the ionization yield theory and a comprehensive determination of the detector response function at energies below the keV scale.
Published: 2023
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5. A Search for Low-mass Dark Matter via Bremsstrahlung Radiation and the Migdal Effect in SuperCDMS

Author: Albakry, M. F., Alkhatib, I., Alonso, D., Amaral, D. W. P., Aralis, T., Aramaki, T., Arnquist, I. J., Langroudy, I. Ataee, Azadbakht, E., Banik, S., Bathurst, C., Bhattacharyya, R., Brink, P. L., Bunker, R., Cabrera, B., Calkins, R., Cameron, R. A., Cartaro, C., Cerdeño, D. G., Chang, Y. -Y., Chaudhuri, M., Chen, R., Chott, N., Cooley, J., Coombes, H., Corbett, J., Cushman, P., Das, S., De Brienne, F., Rios, M., Dharani, S., di Vacri, M. L., Diamond, M. D., Elwan, M., Fascione, E., Figueroa-Feliciano, E., Fink, C. W., Fouts, K., Fritts, M., Gerbier, G., Germond, R., Ghaith, M., Golwala, S. R., Hall, J., Hassan, N., Hines, B. A., Hong, Z., Hoppe, E. W., Hsu, L., Huber, M. E., Iyer, V., Jardin, D., Kashyap, V. K. S., Kelsey, M. H., Kubik, A., Kurinsky, N. A., Lee, M., Li, A., Litke, M., Liu, J., Liu, Y., Loer, B., Asamar, E. Lopez, Lukens, P., MacFarlane, D. B., Mahapatra, R., Mast, N., Mayer, A. J., Theenhausen, H. Meyer zu, Michaud, É., Michielin, E., Mirabolfathi, N., Mohanty, B., Nelson, J., Neog, H., Novati, V., Orrell, J. L., Osborne, M. D., Oser, S. M., Page, W. A., Pandey, S., Partridge, R., Pedreros, D. S., Perna, L., Podviianiuk, R., Ponce, F., Poudel, S., Pradeep, A., Pyle, M., Rau, W., Reid, E., Ren, R., Reynolds, T., Roberts, A., Robinson, A. E., Saab, T., Sadek, D., Sadoulet, B., Saikia, I., Sander, J., Sattari, A., Schmidt, B., Schnee, R. W., Scorza, S., Serfass, B., Poudel, S. S., Sincavage, D. J., Sinervo, P., Street, J., Sun, H., Terry, G. D., Thasrawala, F. K., Toback, D., Underwood, R., Verma, S., Villano, A. N., von Krosigk, B., Watkins, S. L., Wen, O., Williams, Z., Wilson, M. J., Winchell, J., Wu, C. -P., Wykoff, K., Yellin, S., Young, B. A., Yu, T. C., Zatschler, B., Zatschler, S., Zaytsev, A., Zhang, E., Zheng, L., and Zuniga, A.
Subjects: High Energy Physics - Experiment, High Energy Physics - Phenomenology
Abstract: We present a new analysis of previously published of SuperCDMS data using a profile likelihood framework to search for sub-GeV dark matter (DM) particles through two inelastic scattering channels: bremsstrahlung radiation and the Migdal effect. By considering these possible inelastic scattering channels, experimental sensitivity can be extended to DM masses that are undetectable through the DM-nucleon elastic scattering channel, given the energy threshold of current experiments. We exclude DM masses down to $220~\textrm{MeV}/c^2$ at $2.7 \times 10^{-30}~\textrm{cm}^2$ via the bremsstrahlung channel. The Migdal channel search provides overall considerably more stringent limits and excludes DM masses down to $30~\textrm{MeV}/c^2$ at $5.0 \times 10^{-30}~\textrm{cm}^2$., Comment: Submitted to PRD
Published: 2023
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6. 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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7. Large Low Background kTon-Scale Liquid Argon Time Projection Chambers

Author: Bezerra, T., Borkum, A., Church, E., Cuesta, C., Djurcic, Z., Genovesi, J., Haiston, J., Jackson, C. M., Lazanu, I., Monreal, B., Munson, S., Ortiz, C., Parvu, M., Peeters, S. J. M., Pershey, D., Poudel, S. S., Reichenbacher, J., Saldanha, R., Scholberg, K., Sinev, G., Westerdale, S., and Zennamo, J.
Subjects: High Energy Physics - Experiment, Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: We find that it is possible to increase sensitivity to low energy physics in a third or fourth DUNE-like module with careful controls over radiopurity and targeted modifications to a detector similar to the DUNE Far Detector design. In particular, sensitivity to supernova and solar neutrinos can be enhanced with improved MeV-scale reach. A neutrinoless double beta decay search with $^{136}$Xe loading appears feasible. Furthermore, sensitivity to Weakly-Interacting Massive Particle (WIMP) Dark Matter (DM) becomes competitive with the planned world program in such a detector, offering a unique seasonal variation detection that is characteristic for the nature of WIMPs., Comment: arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2203.08821
Published: 2023
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8. 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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9. 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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10. 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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11. Effective Field Theory Analysis of CDMSlite Run 2 Data

Author: SuperCDMS Collaboration, Albakry, M. F., Alkhatib, I., Amaral, D. W. P., Aralis, T., Aramaki, T., Arnquist, I. J., Langroudy, I. Ataee, Azadbakht, E., Banik, S., Bathurst, C., Bauer, D. A., Bezerra, L. V. S., Bhattacharyya, R., Brink, P. L., Bunker, R., Cabrera, B., Calkins, R., Cameron, R. A., Cartaro, C., Cerdeño, D. G., Chang, Y. -Y., Chaudhuri, M., Chen, R., Chott, N., Cooley, J., Coombes, H., Corbett, J., Cushman, P., De Brienne, F., Dharani, S., di Vacri, M. L., Diamond, M. D., Fascione, E., Figueroa-Feliciano, E., Fink, C. W., Fouts, K., Fritts, M., Gerbier, G., Germond, R., Ghaith, M., Golwala, S. R., Hall, J., Hassan, N., Hines, B. A., Hollister, M. I., Hong, Z., Hoppe, E. W., Hsu, L., Huber, M. E., Iyer, V., Jastram, A., Kashyap, V. K. S., Kelsey, M. H., Kubik, A., Kurinsky, N. A., Lawrence, R. E., Lee, M., Li, A., Liu, J., Liu, Y., Loer, B., Lukens, P., MacFarlane, D. B., Mahapatra, R., Mandic, V., Mast, N., Mayer, A. J., Theenhausen, H. Meyer zu, Michaud, É., Michielin, E., Mirabolfathi, N., Mohanty, B., Nagorny, S., Nelson, J., Neog, H., Novati, V., Orrell, J. L., Osborne, M. D., Oser, S. M., Page, W. A., Partridge, R., Pedreros, D. S., Podviianiuk, R., Ponce, F., Poudel, S., Pradeep, A., Pyle, M., Rau, W., Reid, E., Ren, R., Reynolds, T., Roberts, A., Robinson, A. E., Rogers, H. E., Saab, T., Sadoulet, B., Saikia, I., Sander, J., Sattari, A., Schmidt, B., Schnee, R. W., Scorza, S., Serfass, B., Poudel, S. S., Sincavage, D. J., Stanford, C., Street, J., Sun, H., Thasrawala, F. K., Toback, D., Underwood, R., Verma, S., Villano, A. N., von Krosigk, B., Watkins, S. L., Wen, O., Williams, Z., Wilson, M. J., Winchell, J., Wykoff, K., Yellin, S., Young, B. A., Yu, T. C., Zatschler, B., Zatschler, S., Zaytsev, A., Zhang, E., Zheng, L., and Zuber, S.
Subjects: Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, High Energy Physics - Experiment
Abstract: CDMSlite Run 2 was a search for weakly interacting massive particles (WIMPs) with a cryogenic 600 g Ge detector operated in a high-voltage mode to optimize sensitivity to WIMPs of relatively low mass from 2 - 20 GeV/$c^2$. In this article, we present an effective field theory (EFT) analysis of the CDMSlite Run 2 data using an extended energy range and a comprehensive treatment of the expected background. A binned likelihood Bayesian analysis was performed on the recoil energy data, taking into account the parameters of the EFT interactions and optimizing the data selection with respect to the dominant background components. Energy regions within 5$\sigma$ of known activation peaks were removed from the analysis. The Bayesian evidences resulting from the different operator hypotheses show that the CDMSlite Run 2 data are consistent with the background-only models and do not allow for a signal interpretation assuming any additional EFT interaction. Consequently, upper limits on the WIMP mass and coupling-coefficient amplitudes and phases are presented for each EFT operator. These limits improve previous CDMSlite Run 2 bounds for WIMP masses above 5 GeV/$c^2$., Comment: 16 pages, 8 figures
Published: 2022

12. Investigating the sources of low-energy events in a SuperCDMS-HVeV detector

Author: SuperCDMS Collaboration, Albakry, M. F., Alkhatib, I., Amaral, D. W. P., Aralis, T., Aramaki, T., Arnquist, I. J., Langroudy, I. Ataee, Azadbakht, E., Banik, S., Bathurst, C., Bauer, D. A., Bhattacharyya, R., Brink, P. L., Bunker, R., Cabrera, B., Calkins, R., Cameron, R. A., Cartaro, C., Cerdeño, D. G., Chang, Y. -Y., Chaudhuri, M., Chen, R., Chott, N., Cooley, J., Coombes, H., Corbett, J., Cushman, P., De Brienne, F., Dharani, S., di Vacri, M. L., Diamond, M. D., Fascione, E., Figueroa-Feliciano, E., Fink, C. W., Fouts, K., Fritts, M., Gerbier, G., Germond, R., Ghaith, M., Golwala, S. R., Hall, J., Hassan, N., Hines, B. A., Hollister, M. I., Hong, Z., Hoppe, E. W., Hsu, L., Huber, M. E., Iyer, V., Jastram, A., Kashyap, V. K. S., Kelsey, M. H., Kubik, A., Kurinsky, N. A., Lawrence, R. E., Lee, M., Li, A., Liu, J., Liu, Y., Loer, B., Asamar, E. Lopez, Lukens, P., MacFarlane, D. B., Mahapatra, R., Mandic, V., Mast, N., Mayer, A. J., Theenhausen, H. Meyer zu, Michaud, É., Michielin, E., Mirabolfathi, N., Mohanty, B., Nagorny, S., Nelson, J., Neog, H., Novati, V., Orrell, J. L., Osborne, M. D., Oser, S. M., Page, W. A., Partridge, R., Pedreros, D. S., Podviianiuk, R., Ponce, F., Poudel, S., Pradeep, A., Pyle, M., Rau, W., Reid, E., Ren, R., Reynolds, T., Roberts, A., Robinson, A. E., Saab, T., Sadoulet, B., Saikia, I., Sander, J., Sattari, A., Schmidt, B., Schnee, R. W., Scorza, S., Serfass, B., Poudel, S. S., Sincavage, D. J., Stanford, C., Street, J., Sun, H., Thasrawala, F. K., Toback, D., Underwood, R., Verma, S., Villano, A. N., von Krosigk, B., Watkins, S. L., Wen, O., Williams, Z., Wilson, M. J., Winchell, J., Wykoff, K., Yellin, S., Young, B. A., Yu, T. C., Zatschler, B., Zatschler, S., Zaytsev, A., Zhang, E., Zheng, L., and Zuber, S.
Subjects: High Energy Physics - Experiment, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: Recent experiments searching for sub-GeV/$c^2$ dark matter have observed event excesses close to their respective energy thresholds. Although specific to the individual technologies, the measured excess event rates have been consistently reported at or below event energies of a few-hundred eV, or with charges of a few electron-hole pairs. In the present work, we operated a 1-gram silicon SuperCDMS-HVeV detector at three voltages across the crystal (0 V, 60 V and 100 V). The 0 V data show an excess of events in the tens of eV region. Despite this event excess, we demonstrate the ability to set a competitive exclusion limit on the spin-independent dark matter--nucleon elastic scattering cross section for dark matter masses of $\mathcal{O}(100)$ MeV/$c^2$, enabled by operation of the detector at 0 V potential and achievement of a very low $\mathcal{O}(10)$ eV threshold for nuclear recoils. Comparing the data acquired at 0 V, 60 V and 100 V potentials across the crystal, we investigated possible sources of the unexpected events observed at low energy. The data indicate that the dominant contribution to the excess is consistent with a hypothesized luminescence from the printed circuit boards used in the detector holder.
Published: 2022
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13. Low Background kTon-Scale Liquid Argon Time Projection Chambers

Author: Avasthi, A., Bezerra, T., Borkum, A., Church, E., Genovesi, J., Haiston, J., Jackson, C. M., Lazanu, I., Monreal, B., Munson, S., Ortiz, C., Parvu, M., Peeters, S. J. M., Pershey, D., Poudel, S. S., Reichenbacher, J., Saldanha, R., Scholberg, K., Sinev, G., Zennamo, J., Back, H. O., Beacom, J. F., Capozzi, F., Cuesta, C., Djurcic, Z., Ezeribe, A. C., Gil-Botella, I., Li, S. W., Mooney, M., Sore, M., and Westerdale, S.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, High Energy Physics - Experiment
Abstract: We find that it is possible to increase sensitivity to low energy physics in a third or fourth DUNE-like module with careful controls over radiopurity and some modifications to a detector similar to the DUNE Far Detector design. In particular, sensitivity to supernova and solar neutrinos can be enhanced with improved MeV-scale reach. A neutrinoless double beta decay search with $^{136}$Xe loading appears feasible. Furthermore, sensitivity to Weakly-Interacting Massive Particle (WIMP) Dark Matter (DM) becomes competitive with the planned world program in such a detector, offering a unique seasonal variation detection that is characteristic for the nature of WIMPs., Comment: contribution to Snowmass 2021
Published: 2022

14. A Strategy for Low-Mass Dark Matter Searches with Cryogenic Detectors in the SuperCDMS SNOLAB Facility

Author: SuperCDMS Collaboration, Albakry, M. F., Alkhatib, I., Amaral, D. W. P., Aralis, T., Aramaki, T., Arnquist, I. J., Langroudy, I. Ataee, Azadbakht, E., Banik, S., Bathurst, C., Bauer, D. A., Bhattacharyya, R., Brink, P. L., Bunker, R., Cabrera, B., Calkins, R., Cameron, R. A., Cartaro, C., Cerdeno, D. G., Chang, Y. -Y., Chaudhuri, M., Chen, R., Chott, N., Cooley, J., Coombes, H., Corbett, J., Cushman, P., De Brienne, F., Dharani, S., di Vacri, M. L., Diamond, M. D., Fascione, E., Figueroa-Feliciano, E., Fink, C. W., Fouts, K., Fritts, M., Gerbier, G., Germond, R., Ghaith, M., Golwala, S. R., Hall, J., Hassan, N., Hines, B. A., Hollister, M. I., Hong, Z., Hoppe, E. W., Hsu, L., Huber, M. E., Iyer, V., Jastram, A., Kashyap, V. K. S., Kelsey, M. H., Kubik, A., Kurinsky, N. A., Lawrence, R. E., Lee, M., Li, A., Liu, J., Liu, Y., Loer, B., Lukens, P., MacFarlane, D. B., Mahapatra, R., Mandic, V., Mast, N., Mayer, A. J., Theenhausen, H. Meyer zu, Michaud, E., Michielin, E., Mirabolfathi, N., Mohanty, B., Nagorny, S., Nelson, J., Neog, H., Novati, V., Orrell, J. L., Osborne, M. D., Oser, S. M., Page, W. A., Partridge, R., Pedreros, D. S., Podviianiuk, R., Ponce, F., Poudel, S., Pradeep, A., Pyle, M., Rau, W., Reid, E., Ren, R., Reynolds, T., Roberts, A., Robinson, A. E., Saab, T., Sadoulet, B., Saikia, I., Sander, J., Sattari, A., Schmidt, B., Schnee, R. W., Scorza, S., Serfass, B., Poudel, S. S., Sincavage, D. J., Stanford, C., Street, J., Sun, H., Thasrawala, F. K., Toback, D., Underwood, R., Verma, S., Villano, A. N., von Krosigk, B., Watkins, S. L., Wen, O., Williams, Z., Wilson, M. J., Winchell, J., Wyko, K., Yellin, S., Young, B. A., Yu, T. C., Zatschler, B., Zatschler, S., Zaytsev, A., Zhang, E., Zheng, L., and Zuber, S.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, High Energy Physics - Experiment, Nuclear Experiment
Abstract: The SuperCDMS Collaboration is currently building SuperCDMS SNOLAB, a dark matter search focused on nucleon-coupled dark matter in the 1-5 GeV/c$^2$ mass range. Looking to the future, the Collaboration has developed a set of experience-based upgrade scenarios, as well as novel directions, to extend the search for dark matter using the SuperCDMS technology in the SNOLAB facility. The experienced-based scenarios are forecasted to probe many square decades of unexplored dark matter parameter space below 5 GeV/c$^2$, covering over 6 decades in mass: 1-100 eV/c$^2$ for dark photons and axion-like particles, 1-100 MeV/c$^2$ for dark-photon-coupled light dark matter, and 0.05-5 GeV/c$^2$ for nucleon-coupled dark matter. They will reach the neutrino fog in the 0.5-5 GeV/c$^2$ mass range and test a variety of benchmark models and sharp targets. The novel directions involve greater departures from current SuperCDMS technology but promise even greater reach in the long run, and their development must begin now for them to be available in a timely fashion. The experienced-based upgrade scenarios rely mainly on dramatic improvements in detector performance based on demonstrated scaling laws and reasonable extrapolations of current performance. Importantly, these improvements in detector performance obviate significant reductions in background levels beyond current expectations for the SuperCDMS SNOLAB experiment. Given that the dominant limiting backgrounds for SuperCDMS SNOLAB are cosmogenically created radioisotopes in the detectors, likely amenable only to isotopic purification and an underground detector life-cycle from before crystal growth to detector testing, the potential cost and time savings are enormous and the necessary improvements much easier to prototype., Comment: contribution to Snowmass 2021; v2 updated (assorted corrections and improvements to forecasts) October 2022; v3 updated (corrected SuperCDMS SNOLAB sensitivity curves in upgrade forecast plots in body of text) April 2023
Published: 2022

15. Low-Energy Physics in Neutrino LArTPCs

Author: Caratelli, D., Foreman, W., Friedland, A., Gardiner, S., Gil-Botella, I., Karagiorgi, G., Kirby, M., Miotto, G. Lehmann, Littlejohn, B. R., Mooney, M., Reichenbacher, J., Sousa, A., Scholberg, K., Yu, J., Yang, T., Andringa, S., Asaadi, J., Bezerra, T. J. C., Capozzi, F., Cavanna, F., Church, E., Himmel, A., Junk, T., Klein, J., Lepetic, I., Li, S., Sala, P., Schellman, H., Sorel, M., Wang, J., Wang, M. H. L. S., Wu, W., Zennamo, J., Acero, M. A., Adames, M. R., Amar, H., Andrade, D. A., Andreopoulos, C., Ankowski, A. M., Arroyave, M. A., Aushev, V., Ayala-Torres, M. A., Baldi, P., Backhouse, C., Balantekin, A. B., Barkhouse, W. A., Alzas, P. Barham, Barrow, J. L., Battat, J. B. R., Bazetto, M. C. Q., Beacom, J. F., Behera, B., Bellettini, G., Berger, J., Bezerra, A. T., Bian, J., Bilki, B., Bles, B., Bolton, T., Bomben, L., Bonesini, M., Bonilla-Diaz, C., Boran, F., Borkum, A. N., Bostan, N., Brailsford, D., Branca, A., Brunetti, G., Cai, T., Chappell, A., Charitonidis, N., Cintra, P. H. P., Conley, E., Coan, T. E., Cova, P., Cremaldi, L. M., Crespo-Anadon, J. I., Cuesta, C., Dallavalle, R., Davies, G. S., De, S., Neto, P. Dedin, Delgado, M., Delmonte, N., Denton, P. B., De Roeck, A., Dharmapalan, R., Djurcic, Z., Dolek, F., Doran, S., Dorrill, R., Duffy, K. E., Dutta, B., Dvornikov, O., Edayath, S., Evans, J. J., Ezeribe, A. C., Falcone, A., Fani, M., Felix, J., Feng, Y., Fields, L., Filip, P., Fiorillo, G., Franco, D., Garcia-Gamez, D., Giri, A., Gogota, O., Gollapinni, S., Goodman, M., Gramellini, E., Gran, R., Granger, P., Grant, C., Greenberg, S. E., Groh, M., Guenette, R., Guffanti, D., Harris, D. A., Hatzikoutelis, A., Heeger, K. M., Morquecho, M. Hernandez, Herner, K., Ho, J., Holanda, P C., Ilic, N., Jackson, C. M., Jang, W., Janka, H. -Th., Jo, J. H., Joaquim, F. R., Jones, R. S., Jovancevic, N., Jwa, Y. -J., Kalra, D., Kaplan, D. M., Katsioulas, I., Kearns, E., Kelly, K. J., Kemp, E., Ketchum, W., Kish, A., Koerner, L. W., Kosc, T., Kothekar, K., Kreslo, I., Kubota, S., Kudryavtsev, V. A., Kumar, P., Kutter, T., Kvasnicka, J., Lazanu, I., LeCompte, T., Li, Y., Liu, Y., Lokajicek, M., Louis, W. C., Luk, K. B., Luo, X., Machado, P. A. N., Machulin, I. M., Mahn, K., Man, M., Mandujano, R. C., Maneira, J., Marchionni, A., Marfatia, D., Marinho, F., Mariani, C., Marshall, C. M., Lopez, F. Martinez, Caicedo, D. A. Martinez, Mastbaum, A., Matheny, M., McConkey, N., Mehta, P., Messer, O. E. B., Minotti, A., Miranda, O. G., Mishra, P., Mocioiu, I., Mogan, A., Mohanta, R., Mohayai, T., Montanari, C., Zetina, L. M. Montano, Moor, A. F., Moretti, D., Moura, C. A., Mualem, L. M., Nachtman, J., Narita, S., Navrer-Agasson, A., Nebot-Guinot, M., Nikolov, J., Nowak, J. A., Ochoa-Ricoux, J. P., O'Connor, E., Onel, Y., Onishchuk, Y., Gann, G. D. Orebi, Pandey, V., Parozzi, E. G., Parveen, S., Parvu, M., Patterson, R. B., Paulucci, L., Pec, V., Peeters, S. J. M., Pompa, F., Poonthottathil, N., Poudel, S. S., Psihas, F., Rafique, A., Ramson, B. J., Real, J. S., Rikalo, A., Ross-Lonergan, M., Russell, B., Sacerdoti, S., Sahu, N., Sanders, D. A., Santoro, D., Santos, M. V., Senise Jr., C. R., Shanahan, P. N., Sharma, H. R, Sharma, R. K., Shi, W., Shin, S., Singh, J., Singh, L., Singh, P., Singh, V., Soderberg, M., Soldner-Rembold, S., Soto-Oton, J., Spurgeon, K., Steklain, A. F., Stocker, F., Stokes, T., Strait, J., Strait, M., Strauss, T., Suter, L., Svoboda, R., Szelc, A. M., Szydagis, M., Tarpara, E., Tatar, E., Terranova, F., Testera, G., Chithirasree, N., Todorovic, N., Tonazzo, A., Torti, M., Tortorici, F., Toups, M., Tran, D. Q., Travar, M., Tsai, Y. -D., Tsai, Y. -T., Tu, S. Z., Urheim, J., Utaegbulam, H., Valder, S., Valdiviesso, G. A., Valentim, R., Vergani, S., Viren, B., Vranicar, A., Wang, B., Waters, D., Weatherly, P., Weber, M., Wei, H., Westerdale, S., Whitehead, L. H., Whittington, D., Wilkinson, A., Wilson, R. J., Worcester, M., Wresilo, K., Yaeggy, B., Yang, G., Zalesak, J., Zamorano, B., and Zuklin, J.
Subjects: Physics - Instrumentation and Detectors, High Energy Physics - Experiment
Abstract: In this white paper, we outline some of the scientific opportunities and challenges related to detection and reconstruction of low-energy (less than 100 MeV) signatures in liquid argon time-projection chamber (LArTPC) detectors. Key takeaways are summarized as follows. 1) LArTPCs have unique sensitivity to a range of physics and astrophysics signatures via detection of event features at and below the few tens of MeV range. 2) Low-energy signatures are an integral part of GeV-scale accelerator neutrino interaction final states, and their reconstruction can enhance the oscillation physics sensitivities of LArTPC experiments. 3) BSM signals from accelerator and natural sources also generate diverse signatures in the low-energy range, and reconstruction of these signatures can increase the breadth of BSM scenarios accessible in LArTPC-based searches. 4) Neutrino interaction cross sections and other nuclear physics processes in argon relevant to sub-hundred-MeV LArTPC signatures are poorly understood. Improved theory and experimental measurements are needed. Pion decay-at-rest sources and charged particle and neutron test beams are ideal facilities for experimentally improving this understanding. 5) There are specific calibration needs in the low-energy range, as well as specific needs for control and understanding of radiological and cosmogenic backgrounds. 6) Novel ideas for future LArTPC technology that enhance low-energy capabilities should be explored. These include novel charge enhancement and readout systems, enhanced photon detection, low radioactivity argon, and xenon doping. 7) Low-energy signatures, whether steady-state or part of a supernova burst or larger GeV-scale event topology, have specific triggering, DAQ and reconstruction requirements that must be addressed outside the scope of conventional GeV-scale data collection and analysis pathways., Comment: Contribution to Snowmass 2021
Published: 2022

16. 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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17. 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

18. 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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19. 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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20. 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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21. 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

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

Author: The DarkSide Collaboration, Aalseth, C. E., Abdelhakim, S., Acerbi, F., Agnes, P., Ajaj, R., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alici, A., Alton, A. K., Amaudruz, P., Ameli, F., Anstey, J., Antonioli, P., Arba, M., Arcelli, S., Ardito, R., Arnquist, I. J., Arpaia, P., Asner, D. M., Asunskis, A., Ave, M., Back, H. O., Olmedo, A. Barrado, Batignani, G., Bisogni, M. G., Bocci, V., Bondar, A., Bonfini, G., Bonivento, W., Borisova, E., Bottino, B., Boulay, M. G., Bunker, R., Bussino, S., Buzulutskov, A., Cadeddu, M., Cadoni, M., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Cantini, C., Caravati, M., Cariello, M., Carnesecchi, F., Carpinelli, M., Castellani, A., Castello, P., Catalanotti, S., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavazza, D., Cavuoti, S., Cebrian, S., Ruiz, J. M. Cela, Celano, B., Cereseto, R., Cheng, W., Chepurnov, A., Cicalò, C., Cifarelli, L., Citterio, M., Cocco, A. G., Cocco, V., Colocci, M., Consiglio, L., Cossio, F., Covone, G., Crivelli, P., D'Antone, I., D'Incecco, M., D'Urso, D., Rolo, M. D. Da Rocha, Dadoun, O., Daniel, M., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Deo, M., De Falco, A., De Filippis, G., De Gruttola, D., De Guido, G., De Rosa, G., Dellacasa, G., Demontis, P., DePaquale, S., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Noto, L., Di Pietro, G., Di Stefano, P., Dionisi, C., Dolganov, G., Dordei, F., Downing, M., Edalatfar, F., Empl, A., Diaz, M. Fernandez, Ferri, A., Filip, C., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franceschi, A., Franco, D., Froudakis, G. E., Gabriele, F., Gabrieli, A., Galbiati, C., Abia, P. Garcia, Fora, D. Gascón, Gendotti, A., Ghiano, C., Ghisi, A., Giagu, S., Giampa, P., Giampaolo, R. A., Giganti, C., Giorgi, M. A., Giovanetti, G. K., Gligan, M. L., Gola, A., Gorchakov, O., Grab, M., Diaz, R. Graciani, Granato, F., Grassi, M., Grate, J. W., Grigoriev, G. Y., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Guerra, M. B. B., Guerzoni, M., Gulino, M., Haaland, R. K., Hackett, B. R., Hallin, A., Harrop, B., Hoppe, E. W., Horikawa, S., Hosseini, B., Hubaut, F., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ilyasov, A., Ippolito, V., Jillings, C., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kim, S., Kochanek, I., Kondo, K., Kopp, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kugathasan, R., Kuss, M., Kuźniak, M., La Commara, M., La Delfa, L., Lai, M., Langrock, S., Lebois, M., Lehnert, B., Levashko, N., Li, X., Liqiang, Q., Lissia, M., Lodi, G. U., Longo, G., Manzano, R. López, Lussana, R., Luzzi, L., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mapelli, L., Marcante, M., Margotti, A., Mari, S. M., Mariani, M., Maricic, J., Marinelli, M., Marras, D., Martínez, M., Morales, J. J. Martínez, Rojas, A. D. Martinez, Martoff, C. J., Mascia, M., Mason, J., Masoni, A., Mazzi, A., McDonald, A. B., Messina, A., Meyers, P. D., Miletic, T., Milincic, R., Moggi, A., Moioli, S., Monroe, J., Morrocchi, M., Mroz, T., Mu, W., Muratova, V. N., Murphy, S., Muscas, C., Musico, P., Nania, R., Napolitano, T., Agasson, A. Navrer, Nessi, M., Nikulin, I., Oleinik, A., Oleynikov, V., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Palmas, S., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Paternoster, G., Pavletcov, V., Pazzona, F., Peeters, S., Pegoraro, P. A., Pelczar, K., Pellegrini, L. A., Pellegrino, C., Pelliccia, N., Perotti, F., Pesudo, V., Picciau, E., Piemonte, C., Pietropaolo, F., Pocar, A., Pollman, T., Portaluppi, D., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D., Radics, B., Raffaelli, F., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Regazzoni, V., Regenfus, C., Renshaw, A. L., Rescia, S., Rescigno, M., Retiere, F., Rignanese, L. P., Rivetti, A., Romani, A., Romero, L., Rossi, N., Rubbia, A., Sablone, D., Sala, P., Salatino, P., Samoylov, O., García, E. Sánchez, Sanfilippo, S., Sant, M., Santone, D., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schlitzer, B., Scioli, G., Segreto, E., Seifert, A., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Siddhanta, S., Simeone, M., Singh, P. N., Skensved, P., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sobrero, G., Sokolov, A., Sotnikov, A., Stainforth, R., Steri, A., Stracka, S., Strickland, V., Suffritti, G. B., Sulis, S., Suvorov, Y., Szelc, A. M., Tartaglia, R., Testera, G., Thorpe, T., Tonazzo, A., Tosi, A., Tuveri, M., Unzhakov, E. V., Usai, G., Vacca, A., Vázquez-Jáuregui, E., Verducci, M., Viant, T., Viel, S., Villa, F., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wahl, J., Walding, J. J., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wheadon, R. J., Williams, R., Wilson, J., Wojcik, Marcin, Wojcik, Mariusz, Wu, S., Xiao, X., Yang, C., Ye, Z., Zuffa, M., and Zuzel, G.
Subjects: Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract: Large liquid argon detectors offer one of the best avenues for the detection of galactic weakly interacting massive particles (WIMPs) via their scattering on atomic nuclei. The liquid argon target allows exquisite discrimination between nuclear and electron recoil signals via pulse-shape discrimination of the scintillation signals. Atmospheric argon (AAr), however, has a naturally occurring radioactive isotope, $^{39}$Ar, a $\beta$ emitter of cosmogenic origin. For large detectors, the atmospheric $^{39}$Ar activity poses pile-up concerns. The use of argon extracted from underground wells, deprived of $^{39}$Ar, is key to the physics potential of these experiments. The DarkSide-20k dark matter search experiment will operate a dual-phase time projection chamber with 50 tonnes of radio-pure underground argon (UAr), that was shown to be depleted of $^{39}$Ar with respect to AAr by a factor larger than 1400. Assessing the $^{39}$Ar content of the UAr during extraction is crucial for the success of DarkSide-20k, as well as for future experiments of the Global Argon Dark Matter Collaboration (GADMC). This will be carried out by the DArT in ArDM experiment, a small chamber made with extremely radio-pure materials that will be placed at the centre of the ArDM detector, in the Canfranc Underground Laboratory (LSC) in Spain. The ArDM LAr volume acts as an active veto for background radioactivity, mostly $\gamma$-rays from the ArDM detector materials and the surrounding rock. This article describes the DArT in ArDM project, including the chamber design and construction, and reviews the background required to achieve the expected performance of the detector., Comment: 13 pages, 8 figures. Corresponding author: E. S\'anchez Garc\'ia
Published: 2020
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23. 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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24. 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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25. 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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26. 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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27. 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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28. 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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29. 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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30. 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

31. 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

32. Search for low-mass dark matter via bremsstrahlung radiation and the Migdal effect in SuperCDMS

Author: Albakry, M. F., Alkhatib, I., Alonso-González, D., Amaral, D. W. P., Aralis, T., Aramaki, T., Arnquist, I. J., Ataee Langroudy, I., Azadbakht, E., Banik, S., Bathurst, C., Bhattacharyya, R., Brink, P. L., Bunker, R., Cabrera, B., Calkins, R., Cameron, R. A., Cartaro, C., Cerdeño, D. G., Chang, Y.Y., Chaudhuri, M., Chen, R., Chott, N., Cooley, J., Coombes, H., Corbett, J., Cushman, P., Das, S., De Brienne, F., Rios, M., Dharani, S., di Vacri, M. L., Diamond, M. D., Elwan, M., Fascione, E., Figueroa-Feliciano, E., Fink, C. W., Fouts, K., Fritts, M., Gerbier, G., Germond, R., Ghaith, M., Golwala, S. R., Hall, J., Hassan, N., Hines, B. A., Hong, Z., Hoppe, E. W., Hsu, L., Huber, M. E., Iyer, V., Jardin, D., Kashyap, V. K. S., Kelsey, M. H., Kubik, A., Kurinsky, N. A., Lee, M., Li, A., Litke, M., Liu, J., Liu, Y., Loer, B., Lopez Asamar, E., Lukens, P., MacFarlane, D. B., Mahapatra, R., Mammo, J. S., Mast, N., Mayer, A. J., Meyer zu Theenhausen, H., Michaud, É., Michielin, E., Mirabolfathi, N., Mohanty, B., Nelson, J., Neog, H., Novati, V., Orrell, J. L., Osborne, M. D., Oser, S. M., Page, W. A., Pandey, L., Pandey, S., Partridge, R., Pedreros, D. S., Perna, L., Podviianiuk, R., Ponce, F., Poudel, S., Pradeep, A., Pyle, M., Rau, W., Reid, E., Ren, R., Reynolds, T., Roberts, A., Robinson, A. E., Saab, T., Sadek, D., Sadoulet, B., Saikia, I., Sander, J., Sattari, A., Schmidt, B., Schnee, R. W., Scorza, S., Serfass, B., Poudel, S. S., Sincavage, D. J., Sinervo, P., Street, J., Sun, H., Terry, G. D., Thasrawala, F. K., Toback, D., Underwood, R., Verma, S., Villano, A. N., von Krosigk, B., Watkins, S. L., Wen, O., Williams, Z., Wilson, M. J., Winchell, J., Wu, C.P., Wykoff, K., Yellin, S., Young, B. A., Yu, T. C., Zatschler, B., Zatschler, S., Zaytsev, A., Zhang, E., Zheng, L., and Zuniga, A.
Abstract: We present a new analysis of previously published SuperCDMS data using a profile likelihood framework to search for sub-GeV dark matter (DM) particles through two inelastic scattering channels: bremsstrahlung radiation and the Migdal effect. By considering these possible inelastic scattering channels, experimental sensitivity can be extended to DM masses that are undetectable through the DM-nucleon elastic scattering channel, given the energy threshold of current experiments. We exclude DM masses down to 220 MeV/c2 at 2.7×10−30 cm2 via the bremsstrahlung channel. The Migdal channel search provides overall considerably more stringent limits and excludes DM masses down to 30 MeV/c2 at 5.0×10−30 cm2.
Published: 2023

33. Large low background kTon-scale liquid argon time projection chambers

Author: Bezerra, T, primary, Borkum, A, additional, Church, E, additional, Djurcic, Z, additional, Genovesi, J, additional, Haiston, J, additional, Jackson, C M, additional, Lazanu, I, additional, Monreal, B, additional, Munson, S, additional, Ortiz, C, additional, Parvu, M, additional, Peeters, S J M, additional, Pershey, D, additional, Poudel, S S, additional, Reichenbacher, J, additional, Saldanha, R, additional, Scholberg, K, additional, Sinev, G, additional, Westerdale, S, additional, and Zennamo, J, additional
Published: 2023
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34. Search for low-mass dark matter via bremsstrahlung radiation and the Migdal effect in SuperCDMS

Author: SuperCDMS Collaboration, Albakry, M. F., Alkhatib, I., Alonso-González, D., Amaral, D. W. P., Aralis, T., Aramaki, T., Arnquist, I. J., Ataee Langroudy, I., Azadbakht, E., Banik, S., Bathurst, C., Bhattacharyya, R., Brink, P. L., Bunker, R., Cabrera, B., Calkins, R., Cameron, R. A., Cartaro, C., Cerdeño, D. G., Chang, Y.-Y., Chaudhuri, M., Chen, R., Chott, N., Cooley, J., Coombes, H., Corbett, J., Cushman, P., Das, S., De Brienne, F., Rios, M., Dharani, S., Di Vacri, M. L., Diamond, M. D., Elwan, M., Fascione, E., Figueroa-Feliciano, E., Fink, C. W., Fouts, K., Fritts, M., Gerbier, G., Germond, R., Ghaith, M., Golwala, S. R., Hall, J., Hassan, N., Hines, B. A., Hong, Z., Hoppe, E. W., Hsu, L., Huber, M. E., Iyer, V., Jardin, D., Kashyap, V. K. S., Kelsey, M. H., Kubik, A., Kurinsky, N. A., Lee, M., Li, A., Litke, M., Liu, J., Liu, Y., Loer, B., Lopez Asamar, E., Lukens, P., MacFarlane, D. B., Mahapatra, R., Mammo, J. S., Mast, N., Mayer, A. J., Meyer Zu Theenhausen, H., Michaud, É., Michielin, E., Mirabolfathi, N., Mohanty, B., Nelson, J., Neog, H., Novati, V., Orrell, J. L., Osborne, M. D., Oser, S. M., Page, W. A., Pandey, L., Pandey, S., Partridge, R., Pedreros, D. S., Perna, L., Podviianiuk, R., Ponce, F., Poudel, S., Pradeep, A., Pyle, M., Rau, W., Reid, E., Ren, R., Reynolds, T., Roberts, A., Robinson, A. E., Saab, T., Sadek, D., Sadoulet, B., Saikia, I., Sander, J., Sattari, A., Schmidt, B., Schnee, R. W., Scorza, S., Serfass, B., Poudel, S. S., Sincavage, D. J., Sinervo, P., Street, J., Sun, H., Terry, G. D., Thasrawala, F. K., Toback, D., Underwood, R., Verma, S., Villano, A. N., Von Krosigk, B., Watkins, S. L., Wen, O., Williams, Z., Wilson, M. J., Winchell, J., Wu, C.-P., Wykoff, K., Yellin, S., Young, B. A., Yu, T. C., Zatschler, B., Zatschler, S., Zaytsev, A., Zhang, E., Zheng, L., and Zuniga, A.
Subjects: Physics, ddc:530
Abstract: We present a new analysis of previously published SuperCDMS data using a profile likelihood framework to search for sub-GeV dark matter (DM) particles through two inelastic scattering channels: bremsstrahlung radiation and the Migdal effect. By considering these possible inelastic scattering channels, experimental sensitivity can be extended to DM masses that are undetectable through the DM-nucleon elastic scattering channel, given the energy threshold of current experiments. We exclude DM masses down to 220 MeV/c2 at 2.7×10−30 cm2 via the bremsstrahlung channel. The Migdal channel search provides overall considerably more stringent limits and excludes DM masses down to 30 MeV/c2 at 5.0×10−30 cm2.
Published: 2023

35. Investigating the sources of low-energy events in a SuperCDMS-HVeV detector

Author: Albakry, M. F., primary, Alkhatib, I., additional, Amaral, D. W. P., additional, Aralis, T., additional, Aramaki, T., additional, Arnquist, I. J., additional, Ataee Langroudy, I., additional, Azadbakht, E., additional, Banik, S., additional, Bathurst, C., additional, Bauer, D. A., additional, Bhattacharyya, R., additional, Brink, P. L., additional, Bunker, R., additional, Cabrera, B., additional, Calkins, R., additional, Cameron, R. A., additional, Cartaro, C., additional, Cerdeño, D. G., additional, Chang, Y.-Y., additional, Chaudhuri, M., additional, Chen, R., additional, Chott, N., additional, Cooley, J., additional, Coombes, H., additional, Corbett, J., additional, Cushman, P., additional, De Brienne, F., additional, Dharani, S., additional, di Vacri, M. L., additional, Diamond, M. D., additional, Fascione, E., additional, Figueroa-Feliciano, E., additional, Fink, C. W., additional, Fouts, K., additional, Fritts, M., additional, Gerbier, G., additional, Germond, R., additional, Ghaith, M., additional, Golwala, S. R., additional, Hall, J., additional, Hassan, N., additional, Hines, B. A., additional, Hollister, M. I., additional, Hong, Z., additional, Hoppe, E. W., additional, Hsu, L., additional, Huber, M. E., additional, Iyer, V., additional, Jastram, A., additional, Kashyap, V. K. S., additional, Kelsey, M. H., additional, Kubik, A., additional, Kurinsky, N. A., additional, Lawrence, R. E., additional, Lee, M., additional, Li, A., additional, Liu, J., additional, Liu, Y., additional, Loer, B., additional, Lopez Asamar, E., additional, Lukens, P., additional, MacFarlane, D. B., additional, Mahapatra, R., additional, Mandic, V., additional, Mast, N., additional, Mayer, A. J., additional, Meyer zu Theenhausen, H., additional, Michaud, É., additional, Michielin, E., additional, Mirabolfathi, N., additional, Mohanty, B., additional, Nagorny, S., additional, Nelson, J., additional, Neog, H., additional, Novati, V., additional, Orrell, J. L., additional, Osborne, M. D., additional, Oser, S. M., additional, Page, W. A., additional, Partridge, R., additional, Pedreros, D. S., additional, Podviianiuk, R., additional, Ponce, F., additional, Poudel, S., additional, Pradeep, A., additional, Pyle, M., additional, Rau, W., additional, Reid, E., additional, Ren, R., additional, Reynolds, T., additional, Roberts, A., additional, Robinson, A. E., additional, Saab, T., additional, Sadoulet, B., additional, Saikia, I., additional, Sander, J., additional, Sattari, A., additional, Schmidt, B., additional, Schnee, R. W., additional, Scorza, S., additional, Serfass, B., additional, Poudel, S. S., additional, Sincavage, D. J., additional, Stanford, C., additional, Street, J., additional, Sun, H., additional, Thasrawala, F. K., additional, Toback, D., additional, Underwood, R., additional, Verma, S., additional, Villano, A. N., additional, von Krosigk, B., additional, Watkins, S. L., additional, Wen, O., additional, Williams, Z., additional, Wilson, M. J., additional, Winchell, J., additional, Wykoff, K., additional, Yellin, S., additional, Young, B. A., additional, Yu, T. C., additional, Zatschler, B., additional, Zatschler, S., additional, Zaytsev, A., additional, Zhang, E., additional, Zheng, L., additional, and Zuber, S., additional
Published: 2022
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36. 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

37. 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

38. 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

39. 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

40. 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

41. 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

42. 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

43. DarkSide: Latest results and future perspectives

Author: Bottino, B., Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Asner, D. M., Ave, M. P., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V, Bonfini, G., Bonivento, W., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Caravati, M., Cardenas, M. M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Catalanotti, S., Cataudella, V, Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chepurnov, A., Cicalo, C., Cifarelli, L., Cocco, A. G., Covone, G., D'Angelo, D., D'Incecco, M., D'Urso, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Deo, M., De Filippis, G., De Rosa, G., De Vincenzi, M., Derbin, A., V, Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Dionisi, C., Edkins, E., Empl, A., Fan, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., 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., Herner, K., Hosseini, B., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E., Ianni, An, Ippolito, V, James, I, Johnson, T. N., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I, Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mapelli, L., Mari, S. M., Maricic, J., Martoff, C. J., Messina, A., Meyers, P. D., Milincic, R., Monte, A., Morrocchi, M., Mount, B. J., Muratova, V. N., Musico, P., Nania, R., 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., Pesudo, V, Pocar, A., Pordes, S., Poudel, S. S., Pugachev, D. A., Qian, H., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Riffard, Q., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Sanfilippo, S., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schlitzer, B., Segreto, E., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Simeone, M., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stanford, C., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Trinchese, P., Unzhakov, E., 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: Weakly Interacting Massive Particles, Dark Matter, Dark Matter, Weakly Interacting Massive Particles
Published: 2019

44. DarkSide status and prospects

Author: Sanfilippo, S., Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Asner, D. M., Ave, M. P., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V, Bonfini, G., Bonivento, W., Bottino, B., Budano, F., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Canci, N., Candela, A., Caravati, M., Cardenas, M. M., Cariello, M., Carlini, M., Carpinelli, M., Catalanotti, S., Cataudella, V, Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chepurnov, A., Cicalo, C., Cifarelli, L., Cocco, A. G., Covone, G., D'Angelo, D., D'Incecco, M., D'Urso, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Deo, M., De Filippis, G., De Rosa, G., De Vincenzi, M., Derbin, A., V, Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Dionisi, C., Edkins, E., Empl, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Garcia Abia, P., Ghiano, C., Giagu, S., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Gorchakov, O., Goretti, A. M., Granato, F., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Horikawa, S., Hosseini, B., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E., Ianni, An, Ippolito, V, James, I, Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I, Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mapelli, L., Mari, S. M., Maricic, J., Martoff, C. J., Messina, A., Meyers, P. D., Milincic, R., Monte, A., Morrocchi, M., 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., Pelczar, K., Pelliccia, N., Pesudo, V, Picciau, E., Pocar, A., Pordes, S., Poudel, S. S., Pugachev, D. A., Qian, H., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Riffard, Q., Romani, A., Rossi, B., Rossi, N., Sablone, D., Samoylov, O., Sands, W., Santorelli, R., Savarese, C., Scapparone, E., Schlitzer, B., Segreto, E., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Simeone, M., Singh, P. N., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stanford, C., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Trinchese, P., Unzhakov, E., 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: MATTER
Published: 2019

45. Measurement of the ion fraction and mobility of Po-218 produced in Rn-222 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., 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., 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: axions, Time projection chambers, etc.), ionization, Noble liquid detectors, (scintillation, double-phase), Dark Matter detectors (WIMPS, axions, etc.), (scintillation, ionization, double-phase), Dark Matter detectors (WIMPS
Published: 2019

46. DarkSide status and prospects

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

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

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

48. DarkSide: Latest results and future perspectives

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

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

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

50. DarkSide new results and prospects

Author: Cadeddu, M., Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Araujo, G. R., Asner, D. M., Ave, M. P., Back, H. O., Baldin, B., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonfini, G., Bonivento, W., Bottino, B., Budano, F., Bussino, S., 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., Cical`o, C., Cifarelli, L., Cocco, A. G., Covone, G., D’Angelo, D., D’Incecco, M., D’Urso, D., Davin, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Deo, M., De Filippis, G., De Rosa, G., De Vincenzi, M., Demontis, P., Derbin, A. V., Devoto, A., Di Eusanio, F., Di Pietro, G., Dionisi, C., Downing, M., Edkins, E., Empl, A., Fan, A., Fiorillo, G., Fomenko, K., Franco, D., Gabriele, F., Gabrieli, A., Galbiati, C., Garcia Abia, P., Giagu, S., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Gorchakov, O., Goretti, A. M., Granato, F., Gromov, M., Guan, M., Guardincerri, Y., Gulino, M., Hackett, B. R., Hassanshahi, M. H., Herner, K., Hosseini, B., Hughes, D., Humble, P., Hungerford, E. V., Ianni, Al., Ianni, An., Ippolito, V., James, I., Johnson, T. N., Kahn, Y., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kochanek, I., Koh, G., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lisanti, M., Lissia, M., Loer, B., Longo, G., Ma, Y., Machado, A. A., Machulin, I. N., Mandarano, A., Mapelli, L., Mari, S. M., Maricic, J., Martoff, C. J., Messina, A., Meyers, P. D., Milincic, R., Mishra-Sharma, S., Monte, A., Morrocchi, M., Mount, B. J., Muratova, V. N., Musico, P., Nania, R., Navrer Agasson, A., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Orsini, M., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paolon, 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.
Published: 2018

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