Low-energy Calibration of XENON1T with an Internal $^{37}$Ar Source
E. Aprile
,
K. Abe
,
F. Agostini
,
S. Ahmed Maouloud
(1)
,
M. Alfonsi
,
L. Althueser
,
B. Andrieu
(1)
,
E. Angelino
,
J.R. Angevaare
,
V.C. Antochi
,
D. Anton Martin
,
F. Arneodo
,
L. Baudis
,
A.L. Baxter
,
L. Bellagamba
,
R. Biondi
,
A. Bismark
,
A. Brown
,
S. Bruenner
,
G. Bruno
(2)
,
R. Budnik
,
T.K. Bui
,
C. Cai
,
C. Capelli
,
J.M.R. Cardoso
,
D. Cichon
,
A.P. Colijn
,
J. Conrad
,
J.J. Cuenca-García
,
J.P. Cussonneau
(2)
,
V. d'Andrea
,
M.P. Decowski
,
P. Di Gangi
,
S. Di Pede
,
S. Diglio
(2)
,
K. Eitel
,
A. Elykov
,
S. Farrell
,
A.D. Ferella
,
C. Ferrari
,
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
,
F. Kuger
,
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
,
F. Marignetti
,
T. Marrodan Undagoitia
,
K. Martens
,
J. Masbou
(2)
,
D. Masson
,
E. Masson
(1)
,
S. Mastroianni
,
M. Messina
,
K. Miuchi
,
K. Mizukoshi
,
A. Molinario
,
S. Moriyama
,
K. Mora
,
Y. Mosbacher
,
M. Murra
,
J. Muller
,
K. Ni
,
U. Oberlack
,
B. Paetsch
,
J. Palacio
,
R. Peres
,
C. Peters
,
J. Pienaar
,
M. Pierre
(2)
,
V. Pizzella
,
G. Plante
,
J. Qi
,
J. Qin
,
D. Ramírez García
,
S. Reichard
,
A. Rocchetti
,
N. Rupp
,
L. Sanchez
,
P. Sanchez-Lucas
,
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
,
D. Thers
(2)
,
F. Toschi
,
G. Trinchero
,
C. Tunnell
,
F. Tonnies
,
K. Valerius
,
G. Volta
,
C. Weinheimer
,
M. Weiss
,
D. Wenz
,
C. Wittweg
,
T. Wolf
,
D. Xu
,
Z. Xu
,
M. Yamashita
,
L. Yang
,
J. Ye
,
L. Yuan
,
G. Zavattini
,
S. Zerbo
,
M. Zhong
,
T. Zhu
,
C. Geppert
,
J. Riemer
E. Aprile
- Fonction : Auteur
K. Abe
- Fonction : Auteur
F. Agostini
- Fonction : Auteur
M. Alfonsi
- Fonction : Auteur
L. Althueser
- Fonction : Auteur
E. Angelino
- Fonction : Auteur
J.R. Angevaare
- Fonction : Auteur
V.C. Antochi
- Fonction : Auteur
D. Anton Martin
- Fonction : Auteur
F. Arneodo
- Fonction : Auteur
L. Baudis
- Fonction : Auteur
A.L. Baxter
- Fonction : Auteur
L. Bellagamba
- Fonction : Auteur
R. Biondi
- Fonction : Auteur
A. Bismark
- Fonction : Auteur
A. Brown
- Fonction : Auteur
S. Bruenner
- Fonction : Auteur
R. Budnik
- Fonction : Auteur
T.K. Bui
- Fonction : Auteur
C. Cai
- Fonction : Auteur
C. Capelli
- Fonction : Auteur
J.M.R. Cardoso
- Fonction : Auteur
D. Cichon
- Fonction : Auteur
A.P. Colijn
- Fonction : Auteur
J. Conrad
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J.J. Cuenca-García
- Fonction : Auteur
V. d'Andrea
- Fonction : Auteur
M.P. Decowski
- Fonction : Auteur
P. Di Gangi
- Fonction : Auteur
S. Di Pede
- Fonction : Auteur
K. Eitel
- Fonction : Auteur
A. Elykov
- Fonction : Auteur
S. Farrell
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A.D. Ferella
- Fonction : Auteur
C. Ferrari
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H. Fischer
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W. Fulgione
- Fonction : Auteur
P. Gaemers
- Fonction : Auteur
A. Gallo Rosso
- Fonction : Auteur
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
- Fonction : Auteur
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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S. Kazama
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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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F. Marignetti
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T. Marrodan Undagoitia
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K. Martens
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D. Masson
- Fonction : Auteur
S. Mastroianni
- Fonction : Auteur
M. Messina
- Fonction : Auteur
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. Mora
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Y. Mosbacher
- Fonction : Auteur
M. Murra
- Fonction : Auteur
J. Muller
- Fonction : Auteur
K. Ni
- Fonction : Auteur
U. Oberlack
- Fonction : Auteur
B. Paetsch
- Fonction : Auteur
J. Palacio
- Fonction : Auteur
R. Peres
- Fonction : Auteur
C. Peters
- Fonction : Auteur
J. Pienaar
- Fonction : Auteur
V. Pizzella
- Fonction : Auteur
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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P. Sanchez-Lucas
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G. Sartorelli
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J. Schreiner
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D. Schulte
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P. Schulte
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H. Schulze Eißing
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M. Schumann
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M. Selvi
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F. Semeria
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P. Shagin
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S. Shi
- Fonction : Auteur
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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A. Terliuk
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G. Trinchero
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K. Valerius
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M. Weiss
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C. Wittweg
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M. Yamashita
- Fonction : Auteur
L. Yang
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J. Ye
- Fonction : Auteur
L. Yuan
- Fonction : Auteur
G. Zavattini
- Fonction : Auteur
S. Zerbo
- Fonction : Auteur
M. Zhong
- Fonction : Auteur
T. Zhu
- Fonction : Auteur
C. Geppert
- Fonction : Auteur
J. Riemer
- Fonction : Auteur
Résumé
A low-energy electronic recoil calibration of XENON1T, a dual-phase xenon time projection chamber, with an internal $^{37}$Ar source was performed. This calibration source features a 35-day half-life and provides two mono-energetic lines at 2.82 keV and 0.27 keV. The photon yield and electron yield at 2.82 keV are measured to be (32.3$\pm$0.3) photons/keV and (40.6$\pm$0.5) electrons/keV, respectively, in agreement with other measurements and with NEST predictions. The electron yield at 0.27 keV is also measured and it is (68.0$^{+6.3}_{-3.7}$) electrons/keV. The $^{37}$Ar calibration confirms that the detector is well-understood in the energy region close to the detection threshold, with the 2.82 keV line reconstructed at (2.83$\pm$0.02) keV, which further validates the model used to interpret the low-energy electronic recoil excess previously reported by XENON1T. The ability to efficiently remove argon with cryogenic distillation after the calibration proves that $^{37}$Ar can be considered as a regular calibration source for multi-tonne xenon detectors.
Domaines
Instrumentations et Détecteurs [physics.ins-det] Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]Format du dépôt | Notice |
---|---|
Type de dépôt | Article dans une revue |
Titre |
en
Low-energy Calibration of XENON1T with an Internal $^{37}$Ar Source
|
Résumé |
en
A low-energy electronic recoil calibration of XENON1T, a dual-phase xenon time projection chamber, with an internal $^{37}$Ar source was performed. This calibration source features a 35-day half-life and provides two mono-energetic lines at 2.82 keV and 0.27 keV. The photon yield and electron yield at 2.82 keV are measured to be (32.3$\pm$0.3) photons/keV and (40.6$\pm$0.5) electrons/keV, respectively, in agreement with other measurements and with NEST predictions. The electron yield at 0.27 keV is also measured and it is (68.0$^{+6.3}_{-3.7}$) electrons/keV. The $^{37}$Ar calibration confirms that the detector is well-understood in the energy region close to the detection threshold, with the 2.82 keV line reconstructed at (2.83$\pm$0.02) keV, which further validates the model used to interpret the low-energy electronic recoil excess previously reported by XENON1T. The ability to efficiently remove argon with cryogenic distillation after the calibration proves that $^{37}$Ar can be considered as a regular calibration source for multi-tonne xenon detectors.
|
Auteur(s) |
E. Aprile
, K. Abe
, F. Agostini
, S. Ahmed Maouloud
1
, M. Alfonsi
, L. Althueser
, B. Andrieu
1
, E. Angelino
, J.R. Angevaare
, V.C. Antochi
, D. Anton Martin
, F. Arneodo
, L. Baudis
, A.L. Baxter
, L. Bellagamba
, R. Biondi
, A. Bismark
, A. Brown
, S. Bruenner
, G. Bruno
2
, R. Budnik
, T.K. Bui
, C. Cai
, C. Capelli
, J.M.R. Cardoso
, D. Cichon
, A.P. Colijn
, J. Conrad
, J.J. Cuenca-García
, J.P. Cussonneau
2
, V. d'Andrea
, M.P. Decowski
, P. Di Gangi
, S. Di Pede
, S. Diglio
2
, K. Eitel
, A. Elykov
, S. Farrell
, A.D. Ferella
, C. Ferrari
, 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
, F. Kuger
, 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
, F. Marignetti
, T. Marrodan Undagoitia
, K. Martens
, J. Masbou
2
, D. Masson
, E. Masson
1
, S. Mastroianni
, M. Messina
, K. Miuchi
, K. Mizukoshi
, A. Molinario
, S. Moriyama
, K. Mora
, Y. Mosbacher
, M. Murra
, J. Muller
, K. Ni
, U. Oberlack
, B. Paetsch
, J. Palacio
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, C. Peters
, J. Pienaar
, M. Pierre
2
, V. Pizzella
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, J. Qi
, J. Qin
, D. Ramírez García
, S. Reichard
, A. Rocchetti
, N. Rupp
, L. Sanchez
, P. Sanchez-Lucas
, 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
, D. Thers
2
, F. Toschi
, G. Trinchero
, C. Tunnell
, F. Tonnies
, K. Valerius
, G. Volta
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, M. Weiss
, D. Wenz
, C. Wittweg
, T. Wolf
, D. Xu
, Z. Xu
, M. Yamashita
, L. Yang
, J. Ye
, L. Yuan
, G. Zavattini
, S. Zerbo
, M. Zhong
, T. Zhu
, C. Geppert
, J. Riemer
1
LPNHE (UMR_7585) -
Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
( 1005074 )
- Barre 12-22, 1er étage 4 Place Jussieu 75252 Paris Cedex 05
- France
2
SUBATECH -
Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées
( 1088589 )
- IMT Atlantique - Campus de Nantes - La Chantrerie - 4, rue Alfred Kastler - CS 20722 - 44307 NANTES Cedex 3
- France
|
Nom de la revue |
|
Langue du document |
Anglais
|
Volume |
83
|
Numéro |
6
|
Page/Identifiant |
542
|
Date de publication |
2023
|
Comité de lecture |
Oui
|
Vulgarisation |
Non
|
Audience |
Internationale
|
Domaine(s) |
|
Collaboration/Projet |
|
Mots-clés |
en
electron: yield, photon: yield, time projection chamber: xenon, calibration, electron: recoil, argon: nuclide, measurement methods
|
arXiv Id | 2211.14191 |
DOI | 10.1140/epjc/s10052-023-11512-z |
inSPIRE HEP | 2593353 |
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