Constraining the spin-dependent WIMP-nucleon cross sections with XENON1T
E. Aprile
,
J. Aalbers
,
F. Agostini
,
M. Alfonsi
,
L. Althueser
,
F.D. Amaro
,
M. Anthony
,
V.C. Antochi
,
F. Arneodo
,
L. Baudis
,
B. Bauermeister
,
M.L. Benabderrahmane
,
T. Berger
,
P.A. Breur
,
A. Brown
,
A. Brown
,
E. Brown
,
S. Bruenner
,
G. Bruno
,
R. Budnik
,
C. Capelli
,
J.M.R. Cardoso
,
D. Cichon
,
D. Coderre
,
A.P. Colijn
,
J. Conrad
,
J.P. Cussonneau
(1)
,
M.P. Decowski
,
P. de Perio
,
P. Di Gangi
,
A. Di Giovanni
,
S. Diglio
(1)
,
A. Elykov
,
G. Eurin
,
J. Fei
,
A.D. Ferella
,
A. Fieguth
,
W. Fulgione
,
A. Gallo Rosso
,
M. Galloway
,
F. Gao
,
M. Garbini
,
L. Grandi
,
Z. Greene
,
C. Hasterok
,
E. Hogenbirk
,
J. Howlett
,
M. Iacovacci
,
R. Itay
,
F. Joerg
,
S. Kazama
,
A. Kish
,
G. Koltman
,
A. Kopec
,
H. Landsman
,
R.F. Lang
,
L. Levinson
,
Q. Lin
,
S. Lindemann
,
M. Lindner
,
F. Lombardi
,
J.A.M. Lopes
,
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(2)
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(3)
,
J. Mahlstedt
,
A. Manfredini
,
F. Marignetti
,
T. Marrodán Undagoitia
,
J. Masbou
(1)
,
D. Masson
,
S. Mastroianni
,
M. Messina
,
K. Micheneau
(1)
,
K. Miller
,
A. Molinario
,
K. Morå
,
Y. Mosbacher
,
M. Murra
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J. Naganoma
,
K. Ni
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U. Oberlack
,
K. Odgers
,
B. Pelssers
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F. Piastra
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J. Pienaar
,
V. Pizzella
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G. Plante
,
R. Podviianiuk
,
N. Priel
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H. Qiu
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D. Ramírez García
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S. Reichard
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B. Riedel
,
A. Rizzo
,
A. Rocchetti
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N. Rupp
,
J.M.F. dos Santos
,
G. Sartorelli
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N. Šarčević
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M. Scheibelhut
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S. Schindler
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M. Schumann
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L. Scotto Lavina
(4)
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M. Selvi
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P. Shagin
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E. Shockley
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M. Silva
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H. Simgen
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C. Therreau
(1)
,
D. Thers
(1)
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F. Toschi
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G. Trinchero
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C. Tunnell
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N. Upole
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M. Vargas
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O. Wack
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H. Wang
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Z. Wang
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Y. Wei
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C. Weinheimer
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D. Wenz
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C. Wittweg
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J. Wulf
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J. Ye
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Y. Zhang
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(2)
E. Aprile
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M. Selvi
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E. Shockley
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H. Simgen
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F. Toschi
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Y. Wei
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J. Ye
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T. Zhu
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Résumé
We report the first experimental results on spin-dependent elastic weakly interacting massive particle (WIMP) nucleon scattering from the XENON1T dark matter search experiment. The analysis uses the full ton year exposure of XENON1T to constrain the spin-dependent proton-only and neutron-only cases. No significant signal excess is observed, and a profile likelihood ratio analysis is used to set exclusion limits on the WIMP-nucleon interactions. This includes the most stringent constraint to date on the WIMP-neutron cross section, with a minimum of 6.3×10-42 cm2 at 30 GeV/c2 and 90% confidence level. The results are compared with those from collider searches and used to exclude new parameter space in an isoscalar theory with an axial-vector mediator.
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