Effective Field Theory and Inelastic Dark Matter Results from XENON1T - HAL Accéder directement au contenu
Article dans une revue Phys.Rev.D Année : 2024

Effective Field Theory and Inelastic Dark Matter Results from XENON1T

E. Aprile , K. Abe , F. Agostini , S. Ahmed Maouloud (1) , L. Althueser , B. Andrieu (1) , E. Angelino , J.R. Angevaare , V.C. Antochi , D. Antón Martin , F. Arneodo , L. Baudis , A.L. Baxter , L. Bellagamba , R. Biondi , A. Bismark , A. Brown , S. Bruenner , G. Bruno (2) , R. Budnik , C. Cai , C. Capelli , J.M.R. Cardoso , D. Cichon , M. Clark , A.P. Colijn , J. Conrad , J.J. Cuenca-García , J.P. Cussonneau , V. d'Andrea , M.P. Decowski , P. Di Gangi , S. Di Pede , A. Di Giovanni , R. Di Stefano , S. Diglio (2) , K. Eitel , A. Elykov , S. Farrell , A.D. Ferella , H. Fischer , W. Fulgione , P. Gaemers , R. Gaior (1) , A. Gallo Rosso , M. Galloway , F. Gao , R. Glade-Beucke , L. Grandi , J. Grigat , M. Guida , R. Hammann , A. Higuera , C. Hils , L. Hoetzsch , J. Howlett , M. Iacovacci , Y. Itow , J. Jakob , F. Joerg , A. Joy , N. Kato , M. Kara , P. Kavrigin , S. Kazama , M. Kobayashi , G. Koltman , A. Kopec , H. Landsman , R.F. Lang , L. Levinson , I. Li , S. Li , S. Liang , S. Lindemann , M. Lindner , K. Liu , J. Loizeau (2) , F. Lombardi , J. Long , J.A.M. Lopes , Y. Ma , C. Macolino , J. Mahlstedt , A. Mancuso , L. Manenti , A. Manfredini , F. Marignetti , T. Marrodán Undagoitia , K. Martens , J. Masbou (2) , D. Masson , E. Masson (1) , S. Mastroianni , M. Messina , K. Miuchi , K. Mizukoshi , A. Molinario , S. Moriyama , K. Morå , Y. Mosbacher , M. Murra , J. Müller , K. Ni , U. Oberlack , B. Paetsch , J. Palacio , R. Peres , J. Pienaar , M. Pierre (2) , V. Pizzella , G. Plante , J. Qi , J. Qin , D. Ramírez García , S. Reichard , A. Rocchetti , N. Rupp , L. Sanchez , J.M.F. dos Santos , I. Sarnoff , G. Sartorelli , J. Schreiner , D. Schulte , P. Schulte , H. Schulze Eißing , M. Schumann , L. Scotto Lavina (1) , M. Selvi , F. Semeria , P. Shagin , S. Shi , E. Shockley , M. Silva , H. Simgen , A. Takeda , P.-L. Tan , A. Terliuk (2) , D. Thers (2) , F. Toschi , G. Trinchero , C. Tunnell , F. Tönnies , K. Valerius , G. Volta , Y. Wei , C. Weinheimer , M. Weiss , D. Wenz , C. Wittweg , T. Wolf , D. Xu , Z. Xu , M. Yamashita , L. Yang , J. Ye , L. Yuan , G. Zavattini , M. Zhong , T. Zhu
E. Aprile
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K. Abe
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F. Agostini
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L. Althueser
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E. Angelino
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J.R. Angevaare
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V.C. Antochi
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D. Antón Martin
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F. Arneodo
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L. Baudis
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A.L. Baxter
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L. Bellagamba
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R. Biondi
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A. Bismark
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A. Brown
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S. Bruenner
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R. Budnik
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C. Cai
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C. Capelli
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J.M.R. Cardoso
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D. Cichon
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M. Clark
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A.P. Colijn
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J. Conrad
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J.J. Cuenca-García
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J.P. Cussonneau
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V. d'Andrea
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M.P. Decowski
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P. Di Gangi
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S. Di Pede
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A. Di Giovanni
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R. Di Stefano
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K. Eitel
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A. Elykov
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S. Farrell
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A.D. Ferella
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H. Fischer
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W. Fulgione
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P. Gaemers
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A. Gallo Rosso
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M. Galloway
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F. Gao
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R. Glade-Beucke
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L. Grandi
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J. Grigat
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M. Guida
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R. Hammann
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A. Higuera
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C. Hils
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L. Hoetzsch
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J. Howlett
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M. Iacovacci
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Y. Itow
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J. Jakob
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F. Joerg
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A. Joy
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N. Kato
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M. Kara
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P. Kavrigin
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S. Kazama
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M. Kobayashi
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G. Koltman
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A. Kopec
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H. Landsman
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R.F. Lang
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L. Levinson
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I. Li
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S. Li
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S. Liang
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S. Lindemann
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M. Lindner
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K. Liu
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F. Lombardi
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J. Long
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J.A.M. Lopes
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Y. Ma
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C. Macolino
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J. Mahlstedt
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A. Mancuso
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L. Manenti
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A. Manfredini
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F. Marignetti
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T. Marrodán Undagoitia
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K. Martens
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D. Masson
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S. Mastroianni
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M. Messina
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K. Miuchi
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K. Mizukoshi
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A. Molinario
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S. Moriyama
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K. Morå
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Y. Mosbacher
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M. Murra
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J. Müller
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K. Ni
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U. Oberlack
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B. Paetsch
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J. Palacio
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R. Peres
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J. Pienaar
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V. Pizzella
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G. Plante
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J. Qi
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J. Qin
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D. Ramírez García
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S. Reichard
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A. Rocchetti
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N. Rupp
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L. Sanchez
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J.M.F. dos Santos
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I. Sarnoff
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J. Schreiner
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P. Schulte
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S. Shi
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E. Shockley
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M. Silva
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H. Simgen
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A. Takeda
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P.-L. Tan
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F. Toschi
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G. Trinchero
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C. Tunnell
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F. Tönnies
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K. Valerius
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G. Volta
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Y. Wei
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C. Weinheimer
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M. Weiss
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D. Wenz
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C. Wittweg
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D. Xu
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Z. Xu
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M. Yamashita
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L. Yang
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J. Ye
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L. Yuan
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G. Zavattini
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M. Zhong
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T. Zhu
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Résumé

In this work, we expand on the XENON1T nuclear recoil searches to study the individual signals of dark matter interactions from operators up to dimension-eight in a Chiral Effective Field Theory (ChEFT) and a model of inelastic dark matter (iDM). We analyze data from two science runs of the XENON1T detector totaling 1 tonne$\times$year exposure. For these analyses, we extended the region of interest from [4.9, 40.9]$\,$keV$_{\text{NR}}$ to [4.9, 54.4]$\,$keV$_{\text{NR}}$ to enhance our sensitivity for signals that peak at nonzero energies. We show that the data is consistent with the background-only hypothesis, with a small background over-fluctuation observed peaking between 20 and 50$\,$keV$_{\text{NR}}$, resulting in a maximum local discovery significance of 1.7 $\sigma$ for the Vector$\otimes$Vector$_{\text{strange}}$ ($VV_s$) ChEFT channel for a dark matter particle of 70$\,$GeV/c$^2$, and $1.8\,\sigma$ for an iDM particle of 50$\,$GeV/c$^2$ with a mass splitting of 100$\,$keV/c$^2$. For each model, we report 90 % confidence level (CL) upper limits. We also report upper limits on three benchmark models of dark matter interaction using ChEFT where we investigate the effect of isospin-breaking interactions. We observe rate-driven cancellations in regions of the isospin-breaking couplings, leading to up to 6 orders of magnitude weaker upper limits with respect to the isospin-conserving case.
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Dates et versions

hal-03833907, version 1 (28-10-2022)

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Citer

E. Aprile, K. Abe, F. Agostini, S. Ahmed Maouloud, L. Althueser, et al.. Effective Field Theory and Inelastic Dark Matter Results from XENON1T. Phys.Rev.D, 2024, 109 (11), pp.112017. ⟨10.1103/PhysRevD.109.112017⟩. ⟨hal-03833907⟩
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Dernière date de mise à jour le 26/06/2024
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