First Dark Matter Search with Nuclear Recoils from the XENONnT Experiment
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
,
M Bazyk
(2)
,
L Bellagamba
,
R Biondi
,
A Bismark
,
E.J Brookes
,
A Brown
,
S Bruenner
,
G Bruno
(2)
,
R Budnik
,
T.K Bui
,
C Cai
,
J.M.R Cardoso
,
D Cichon
,
A.P. Cimental Chavez
,
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
,
M Flierman
,
W Fulgione
,
C Fuselli
,
P Gaemers
,
R Gaior
(1)
,
A. Gallo Rosso
,
M Galloway
,
F Gao
,
R Glade-Beucke
,
L Grandi
,
J Grigat
,
H Guan
,
M Guida
,
R Hammann
,
A Higuera
,
C Hils
,
L Hoetzsch
,
N.F Hood
,
J Howlett
,
M Iacovacci
,
Y Itow
,
J Jakob
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F Joerg
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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. 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
,
C Peters
,
J Pienaar
,
M Pierre
(2)
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V Pizzella
,
G Plante
,
J Qi
,
J Qin
,
D Ramírez García
,
R Singh
,
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
,
D Thers
(2)
,
F Toschi
,
G Trinchero
,
C Tunnell
,
F Tönnies
,
K Valerius
,
G Volta
,
C Weinheimer
,
M Weiss
,
D Wenz
,
C Wittweg
,
T Wolf
,
V.H.S Wu
,
Y Xing
(2)
,
D Xu
,
Z Xu
,
M Yamashita
,
L Yang
,
J Ye
,
L Yuan
,
G Zavattini
,
M Zhong
,
T Zhu
E Aprile
- Fonction : Auteur
K Abe
- Fonction : Auteur
F Agostini
- Fonction : Auteur
L Althueser
- Fonction : Auteur
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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C Cai
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V d'Andrea
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R Glade-Beucke
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H Guan
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M Guida
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F Marignetti
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T. Marrodán Undagoitia
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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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C Peters
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R Singh
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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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G Sartorelli
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D Schulte
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P Schulte
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H Schulze Eißing
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M Selvi
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F Semeria
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P Shagin
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S Shi
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E Shockley
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M Silva
- Fonction : Auteur
H Simgen
- Fonction : Auteur
A Takeda
- Fonction : Auteur
P.-L Tan
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A Terliuk
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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
- Fonction : Auteur
G Volta
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C Weinheimer
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M Weiss
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D Wenz
- Fonction : Auteur
C Wittweg
- Fonction : Auteur
T Wolf
- Fonction : Auteur
V.H.S Wu
- Fonction : Auteur
D Xu
- Fonction : Auteur
Z Xu
- Fonction : Auteur
M Yamashita
- Fonction : Auteur
L Yang
- Fonction : Auteur
J Ye
- Fonction : Auteur
L Yuan
- Fonction : Auteur
G Zavattini
- Fonction : Auteur
M Zhong
- Fonction : Auteur
T Zhu
- Fonction : Auteur
Résumé
We report on the first search for nuclear recoils from dark matter in the form of weakly interacting massive particles (WIMPs) with the XENONnT experiment which is based on a two-phase time projection chamber with a sensitive liquid xenon mass of $5.9$~t. During the approximately 1.1 tonne-year exposure used for this search, the intrinsic $^{85}$Kr and $^{222}$Rn concentrations in the liquid target were reduced to unprecedentedly low levels, giving an electronic recoil background rate of $(15.8\pm1.3)~\mathrm{events}/(\mathrm{t\cdot y \cdot keV})$ in the region of interest. A blind analysis of nuclear recoil events with energies between $3.3$~keV and $60.5$~keV finds no significant excess. This leads to a minimum upper limit on the spin-independent WIMP-nucleon cross section of $2.58\times 10^{-47}~\mathrm{cm}^2$ for a WIMP mass of $28~\mathrm{GeV}/c^2$ at $90\%$ confidence level. Limits for spin-dependent interactions are also provided. Both the limit and the sensitivity for the full range of WIMP masses analyzed here improve on previous results obtained with the XENON1T experiment for the same exposure.
Domaines
Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex] Astrophysique [astro-ph] Instrumentations et Détecteurs [physics.ins-det] Physique des Hautes Energies - Phénoménologie [hep-ph]Format du dépôt | Notice |
---|---|
Type de dépôt | Article dans une revue |
Titre |
en
First Dark Matter Search with Nuclear Recoils from the XENONnT Experiment
|
Résumé |
en
We report on the first search for nuclear recoils from dark matter in the form of weakly interacting massive particles (WIMPs) with the XENONnT experiment which is based on a two-phase time projection chamber with a sensitive liquid xenon mass of $5.9$~t. During the approximately 1.1 tonne-year exposure used for this search, the intrinsic $^{85}$Kr and $^{222}$Rn concentrations in the liquid target were reduced to unprecedentedly low levels, giving an electronic recoil background rate of $(15.8\pm1.3)~\mathrm{events}/(\mathrm{t\cdot y \cdot keV})$ in the region of interest. A blind analysis of nuclear recoil events with energies between $3.3$~keV and $60.5$~keV finds no significant excess. This leads to a minimum upper limit on the spin-independent WIMP-nucleon cross section of $2.58\times 10^{-47}~\mathrm{cm}^2$ for a WIMP mass of $28~\mathrm{GeV}/c^2$ at $90\%$ confidence level. Limits for spin-dependent interactions are also provided. Both the limit and the sensitivity for the full range of WIMP masses analyzed here improve on previous results obtained with the XENON1T experiment for the same exposure.
|
Auteur(s) |
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
, M Bazyk
2
, L Bellagamba
, R Biondi
, A Bismark
, E.J Brookes
, A Brown
, S Bruenner
, G Bruno
2
, R Budnik
, T.K Bui
, C Cai
, J.M.R Cardoso
, D Cichon
, A.P. Cimental Chavez
, 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
, M Flierman
, W Fulgione
, C Fuselli
, P Gaemers
, R Gaior
1
, A. Gallo Rosso
, M Galloway
, F Gao
, R Glade-Beucke
, L Grandi
, J Grigat
, H Guan
, M Guida
, R Hammann
, A Higuera
, C Hils
, L Hoetzsch
, N.F Hood
, 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. 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
, C Peters
, J Pienaar
, M Pierre
2
, V Pizzella
, G Plante
, J Qi
, J Qin
, D Ramírez García
, R Singh
, 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
, D Thers
2
, F Toschi
, G Trinchero
, C Tunnell
, F Tönnies
, K Valerius
, G Volta
, C Weinheimer
, M Weiss
, D Wenz
, C Wittweg
, T Wolf
, V.H.S Wu
, Y Xing
2
, D Xu
, Z Xu
, M Yamashita
, L Yang
, J Ye
, L Yuan
, G Zavattini
, M Zhong
, T Zhu
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
|
Volume |
131
|
Numéro |
4
|
Page/Identifiant |
041003
|
Date de publication |
2023
|
Comité de lecture |
Oui
|
Vulgarisation |
Non
|
Langue du document |
Anglais
|
Audience |
Internationale
|
Nom de la revue |
|
Domaine(s) |
|
Collaboration/Projet |
|
Mots-clés |
en
nucleus, recoil, WIMP, mass, spin, dependence, target, liquid, xenon, liquid, xenon, mass, WIMP nucleon, cross section, dark matter, sensitivity, time projection chamber, GeV, background
|
arXiv Id | 2303.14729 |
DOI | 10.1103/PhysRevLett.131.041003 |
inSPIRE HEP | 2646104 |
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