Dark Matter Search in a Beam-Dump EXperiment (BDX) at Jefferson Lab -- 2018 Update to PR12-16-001 - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Pré-Publication, Document De Travail Année : 2019

Dark Matter Search in a Beam-Dump EXperiment (BDX) at Jefferson Lab -- 2018 Update to PR12-16-001

M. Battaglieri , A. Bersani , G. Bracco , B. Caiffi , A. Celentano , R. de Vita , L. Marsicano , P. Musico , F. Panza , M. Ripani , E. Santopinto , M. Taiuti , V. Bellini , M. Bondí , P. Castorina , M. de Napoli , A. Italiano , V. Kuznetzov , E. Leonora , F. Mammoliti , N. Randazzo , L. Re , G. Russo , M. Russo , A. Shahinyan , M. Sperduto , S. Spinali , C. Sutera , F. Tortorici , N. Baltzell , M. Dalton , A. Freyberger , F.-X. Girod , G. Kharashvili , V. Kubarovsky , E. Pasyuk , E.S. Smith , S. Stepanyan , H. Szumilla-Vance , M. Ungaro , T. Whitlatch , G. Krnjaic , E. Izaguirre , I. Ehle , D. Snowden-Ifft , D. Loomba , M. Carpinelli , D. d'Urso , A. Gabrieli , G. Maccioni , M. Sant , V. Sipala , F. Ameli , E. Cisbani , F. de Persio , A. del Dotto , F. Garibaldi , F. Meddi , C.A. Nicolau , G.M. Urciuoli , T. Chiarusi , M. Manzali , C. Pellegrino , P. Schuster , N. Toro , R. Essig , M.H. Wood , M. Holtrop , R. Paremuzyan , G. de Cataldo , R. de Leo , D. Di Bari , L. Lagamba , E. Nappi , R. Perrino , I. Balossino , L. Barion , G. Ciullo , M. Contalbrigo , A. Drago , P. Lenisa , A. Movsisyan , L. Pappalardo , F. Spizzo , M. Turisini , D. Hasch , V. Lucherini , M. Mirazita , S. Pisano , S. Tomassini , G. Simi , A. d'Angelo , L. Lanza , A. Rizzo , A. Filippi , M. Genovese , M. Kunkel , M. Bashkanov , A. Murphy , G. Smith , D. Watts , N. Zachariou , L. Zana , D. Glazier , D. Ireland , B. Mckinnon , D. Sokhan , L. Colaneri (1) , S. Anefalos Pereira , A. Afanasev , B. Briscoe , S. Fegan , I. Strakovsky , N. Kalantarians , H. Szmilla , L. Weinstein , K.P. Adhikari , J.A. Dunne , D. Dutta , L. El Fassi , L. Ye , K. Hicks , P. Cole , S. Dobbs , C. Fanelli , P. Mohanmurthy
M. Battaglieri
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A. Bersani
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G. Bracco
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B. Caiffi
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A. Celentano
R. de Vita
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L. Marsicano
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P. Musico
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F. Panza
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M. Ripani
E. Santopinto
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M. Taiuti
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V. Bellini
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M. Bondí
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P. Castorina
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M. de Napoli
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A. Italiano
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V. Kuznetzov
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E. Leonora
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F. Mammoliti
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N. Randazzo
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L. Re
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G. Russo
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M. Russo
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A. Shahinyan
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M. Sperduto
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S. Spinali
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C. Sutera
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F. Tortorici
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N. Baltzell
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M. Dalton
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A. Freyberger
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F.-X. Girod
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G. Kharashvili
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V. Kubarovsky
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E. Pasyuk
E.S. Smith
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S. Stepanyan
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H. Szumilla-Vance
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M. Ungaro
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T. Whitlatch
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G. Krnjaic
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E. Izaguirre
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I. Ehle
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D. Snowden-Ifft
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D. Loomba
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M. Carpinelli
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D. d'Urso
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A. Gabrieli
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G. Maccioni
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M. Sant
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V. Sipala
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F. Ameli
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E. Cisbani
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F. de Persio
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A. del Dotto
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F. Garibaldi
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F. Meddi
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C.A. Nicolau
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G.M. Urciuoli
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T. Chiarusi
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M. Manzali
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C. Pellegrino
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P. Schuster
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N. Toro
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R. Essig
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M.H. Wood
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M. Holtrop
R. Paremuzyan
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G. de Cataldo
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R. de Leo
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D. Di Bari
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L. Lagamba
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E. Nappi
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R. Perrino
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I. Balossino
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L. Barion
G. Ciullo
M. Contalbrigo
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A. Drago
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P. Lenisa
A. Movsisyan
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L. Pappalardo
F. Spizzo
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M. Turisini
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D. Hasch
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V. Lucherini
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M. Mirazita
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S. Pisano
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S. Tomassini
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G. Simi
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A. d'Angelo
L. Lanza
A. Rizzo
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A. Filippi
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M. Genovese
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M. Kunkel
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M. Bashkanov
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A. Murphy
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G. Smith
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D. Watts
N. Zachariou
L. Zana
D. Glazier
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D. Ireland
B. Mckinnon
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D. Sokhan
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S. Anefalos Pereira
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A. Afanasev
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B. Briscoe
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S. Fegan
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I. Strakovsky
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N. Kalantarians
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H. Szmilla
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L. Weinstein
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K.P. Adhikari
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J.A. Dunne
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D. Dutta
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L. El Fassi
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L. Ye
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K. Hicks
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P. Cole
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S. Dobbs
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C. Fanelli
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P. Mohanmurthy
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Résumé

This document complements and completes what was submitted last year to PAC45 as an update to the proposal PR12-16-001 "Dark matter search in a Beam-Dump eXperiment (BDX)" at Jefferson Lab submitted to JLab-PAC44 in 2016. Following the suggestions contained in the PAC45 report, in coordination with the lab, we ran a test to assess the beam-related backgrounds and validate the simulation framework used to design the BDX experiment. Using a common Monte Carlo framework for the test and the proposed experiment, we optimized the selection cuts to maximize the reach considering simultaneously the signal, cosmic-ray background (assessed in Catania test with BDX-Proto) and beam-related backgrounds (irreducible NC and CC neutrino interactions as determined by simulation). Our results confirmed what was presented in the original proposal: with 285 days of a parasitic run at 65 $\mu$A (corresponding to $10^{22}$ EOT) the BDX experiment will lower the exclusion limits in the case of no signal by one to two orders of magnitude in the parameter space of dark-matter coupling versus mass.

Dates et versions

hal-02327745 , version 1 (23-10-2019)

Identifiants

Citer

M. Battaglieri, A. Bersani, G. Bracco, B. Caiffi, A. Celentano, et al.. Dark Matter Search in a Beam-Dump EXperiment (BDX) at Jefferson Lab -- 2018 Update to PR12-16-001. 2019. ⟨hal-02327745⟩
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