Search for low-mass dark matter WIMPs with 12 ton-day exposure of DarkSide-50 - Centre de Physique des Particules de Marseille Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Physical Review D Année : 2023

Search for low-mass dark matter WIMPs with 12 ton-day exposure of DarkSide-50

P. Agnes (1) , I.F.M. Albuquerque (2) , T. Alexander (3) , A.K. Alton (4) , M. Ave (2) , H.O. Back (3) , G. Batignani (5) , K. Biery (6) , V. Bocci (7) , W.M. Bonivento (8) , B. Bottino (9) , S. Bussino (7) , M. Cadeddu (8) , M. Cadoni (8) , F. Calaprice (10) , A. Caminata (11) , N. Canci (12) , M. Caravati (8) , N. Cargioli (8) , M. Cariello (11) , M. Carlini (12) , V. Cataudella (13) , P. Cavalcante (14) , S. Cavuoti (13) , S. Chashin (15) , A. Chepurnov (15) , C. Cicalò (8) , G. Covone (13) , D. d'Angelo (16) , S. Davini (11) , A. de Candia (16) , S. de Cecco (7) , G. de Filippis (13) , G. de Rosa (13) , A.V. Derbin , A. Devoto (17) , M. d'Incecco (12) , C. Dionisi (7) , F. Dordei (8) , M. Downing (18) , D. d'Urso (19) , G. Fiorillo (20) , D. Franco (21) , F. Gabriele (8) , C. Galbiati (10) , C. Ghiano (12) , C. Giganti (22) , G.K. Giovanetti (10) , A.M. Goretti (12) , G. Grilli Di Cortona (23) , A. Grobov (24) , M. Gromov (24) , M. Guan (25) , M. Gulino (26) , B.R. Hackett (3) , K. Herner (6) , T. Hessel (21) , B. Hosseini (8) , F. Hubaut (27) , E.V. Hungerford (28) , An. Ianni (10) , V. Ippolito (7) , K. Keeter (29) , C.L. Kendziora (6) , M. Kimura (30) , I. Kochanek (12) , D. Korablev (31) , G. Korga (28) , A. Kubankin (32) , M. Kuss (5) , M. La Commara (13) , M. Lai (17) , X. Li (10) , M. Lissia (8) , G. Longo (20) , O. Lychagina (31) , I.N. Machulin (24) , L.P. Mapelli (33) , S.M. Mari (7) , J. Maricic (34) , A. Messina (7) , R. Milincic (34) , J. Monroe (1) , M. Morrocchi (5) , X. Mougeot (35) , V.N. Muratova , P. Musico (11) , A.O. Nozdrina (24) , A. Oleinik (32) , F. Ortica (36) , L. Pagani (37) , M. Pallavicini (9) , L. Pandola (38) , E. Pantic (37) , E. Paoloni (5) , K. Pelczar (39) , N. Pelliccia (36) , S. Piacentini (7) , A. Pocar (40) , D.M. Poehlmann (37) , S. Pordes (6) , S.S. Poudel (28) , P. Pralavorio (27) , D.D. Price (41) , F. Ragusa (42) , M. Razeti (8) , A. Razeto (12) , A.L. Renshaw (28) , M. Rescigno (7) , J. Rode (22, 21) , A. Romani (36) , D. Sablone (17) , O. Samoylov (31) , W. Sands (10) , S. Sanfilippo (43) , E. Sanford (41) , C. Savarese (10) , B. Schlitzer (37) , D.A. Semenov , A. Shchagin (32) , A. Sheshukov (31) , M.D. Skorokhvatov (44) , O. Smirnov (31) , A. Sotnikov (31) , S. Stracka (5) , Y. Suvorov (20) , R. Tartaglia (12) , G. Testera (11) , A. Tonazzo (21) , E.V. Unzhakov (45) , A. Vishneva (31) , R.B. Vogelaar (14) , M. Wada (46) , H. Wang (37) , Y. Wang (37) , S. Westerdale (10) , M.M. Wojcik (47) , X. Xiao (37) , C. Yang (25) , G. Zuzel (47)
1 RHUL - Royal Holloway [University of London]
2 USP - Universidade de São Paulo = University of São Paulo
3 PNNL - Pacific Northwest National Laboratory
4 USD - University of South Dakota [Vermillion]
5 INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [Pisa]
6 Fermilab - Fermi National Accelerator Laboratory
7 INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [Sezione di Roma 1]
8 INFN, Sezione di Cagliari - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Cagliari
9 UniGe - Università degli studi di Genova = University of Genoa
10 Princeton University
11 INFN, Sezione di Genova - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
12 Gran Sasso Science Institute, INFN
13 University of Naples Federico II = Università degli studi di Napoli Federico II
14 Virginia Tech [Blacksburg]
15 SINP - D.V. Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics
16 INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano
17 UniCa - Università degli Studi di Cagliari = University of Cagliari
18 UMASS - University of Massachusetts System
19 UNISS - Università degli Studi di Sassari = University of Sassari [Sassari]
20 INFN, Sezione di Napoli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
21 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
22 LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
23 INFN Frascati
24 Institute of Molecular Genetics of National Research Centre «Kurchatov Institute» [Moscow, Russia]
25 IHEP - Institute of High Energy Physics [Beijing]
26 Università degli Studi di Enna " KORE " = Kore University of Enna
27 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
28 University of Houston
29 Black Hills State University
30 AstroCeNT - Nicolaus Copernicus Astronomical Cente
31 JINR - Joint Institute for Nuclear Research
32 Belgorod National Research University
33 UCLA - University of California [Los Angeles]
34 University of Hawai'i [Hilo]
35 LNHB (CEA, LIST) - Laboratoire National Henri Becquerel (CEA, LIST)
36 UNIPG - Università degli Studi di Perugia = University of Perugia
37 UC - University of California
38 INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
39 LNGS - Laboratori Nazionali del Gran Sasso
40 UMass Amherst - University of Massachusetts [Amherst]
41 University of Manchester [Manchester]
42 UNIMI - Università degli Studi di Milano = University of Milan
43 ROMA TRE - Università degli Studi Roma Tre = Roma Tre University
44 MEPhI - Moscow State Engineering Physics Institute
45 UNIROMA - Università degli Studi di Roma "La Sapienza" = Sapienza University [Rome]
46 AstroCENT - Nicolaus Copernicus Astronomical Center
47 UJ - Uniwersytet Jagielloński w Krakowie = Jagiellonian University
P. Agnes
A.V. Derbin
  • Fonction : Auteur
C. Galbiati
  • Fonction : Auteur
An. Ianni
  • Fonction : Auteur
G. Korga
  • Fonction : Auteur
X. Li
  • Fonction : Auteur
V.N. Muratova
  • Fonction : Auteur
W. Sands
  • Fonction : Auteur
C. Savarese
  • Fonction : Auteur
D.A. Semenov
  • Fonction : Auteur
H. Wang
  • Fonction : Auteur
Y. Wang
  • Fonction : Auteur
X. Xiao
  • Fonction : Auteur

Résumé

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.
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Origine : Publication financée par une institution

Dates et versions

hal-04027810 , version 1 (14-03-2023)

Identifiants

Citer

P. Agnes, I.F.M. Albuquerque, T. Alexander, A.K. Alton, M. Ave, et al.. Search for low-mass dark matter WIMPs with 12 ton-day exposure of DarkSide-50. Physical Review D, 2023, 107 (6), pp.063001. ⟨10.1103/PhysRevD.107.063001⟩. ⟨hal-04027810⟩
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