First demonstration of 30 eVee ionization energy resolution with Ricochet germanium cryogenic bolometers
C Augier
(1)
,
G Baulieu
(1)
,
V Belov
,
L Bergé
(2)
,
J Billard
(1)
,
G Bres
(3)
,
J-.L Bret
(3)
,
A Broniatowski
(2)
,
M Calvo
(4)
,
A Cazes
(1)
,
D Chaize
(1)
,
M Chala
(5)
,
M Chapellier
(2)
,
L Chaplinsky
,
G Chemin
(5)
,
R Chen
,
J Colas
(1)
,
E Cudmore
,
M de Jesus
(1)
,
P de Marcillac
(2)
,
L Dumoulin
(2)
,
O Exshaw
(3)
,
S Ferriol
(1)
,
E Figueroa-Feliciano
,
J.-B Filippini
(1)
,
J.A Formaggio
,
S Fuard
(6)
,
J Gascon
(1)
,
A Giuliani
(2)
,
J Goupy
(7)
,
C Goy
(5)
,
C Guerin
(1)
,
E Guy
(1)
,
P Harrington
,
S.A Hertel
,
M Heusch
(5)
,
Z Hong
,
J.-C Ianigro
(1)
,
Y Jin
(8)
,
A Juillard
(1)
,
D Karaivanov
,
S Kazarcev
,
J Lamblin
(5)
,
H Lattaud
(1)
,
M Li
,
A Lubashevskiy
,
S Marnieros
(2)
,
N Martini
(1)
,
D.W Mayer
,
J Minet
(3)
,
A Monfardini
(7)
,
F Mounier
(1)
,
V Novati
,
E Olivieri
(2)
,
C Oriol
(2)
,
L. Ovalle Mateo
,
P.K Patel
,
E Perbet
(5)
,
H.D Pinckney
,
D.V Poda
(2)
,
D Ponomarev
,
F Rarbi
(5)
,
J.-S Real
(5)
,
T Redon
(2)
,
F.C Reyes
,
A Robert
(6)
,
S Rozov
,
I Rozova
,
S Scorza
(5)
,
B Schmidt
(9)
,
Ye Shevchik
,
T Soldner
(6)
,
J Stachurska
,
A Stutz
(5)
,
L Vagneron
(1)
,
W van de Pontseele
,
F Vezzu
(5)
,
L Winslow
,
E Yakushev
,
D Zinatulina
1
IP2I Lyon -
Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
2 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
3 NEEL - ElecLab - Electronique
4 NEEL - Cryo - Cryogénie
5 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
6 ILL - Institut Laue-Langevin
7 NEEL - HELFA - Hélium : du fondamental aux applications
8 C2N - Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay]
9 CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
2 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
3 NEEL - ElecLab - Electronique
4 NEEL - Cryo - Cryogénie
5 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
6 ILL - Institut Laue-Langevin
7 NEEL - HELFA - Hélium : du fondamental aux applications
8 C2N - Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay]
9 CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
V Belov
- Fonction : Auteur
L Chaplinsky
- Fonction : Auteur
R Chen
- Fonction : Auteur
E Cudmore
- Fonction : Auteur
E Figueroa-Feliciano
- Fonction : Auteur
J.A Formaggio
- Fonction : Auteur
P Harrington
- Fonction : Auteur
S.A Hertel
- Fonction : Auteur
Z Hong
- Fonction : Auteur
D Karaivanov
- Fonction : Auteur
S Kazarcev
- Fonction : Auteur
M Li
- Fonction : Auteur
A Lubashevskiy
- Fonction : Auteur
D.W Mayer
- Fonction : Auteur
V Novati
- Fonction : Auteur
L. Ovalle Mateo
- Fonction : Auteur
P.K Patel
- Fonction : Auteur
H.D Pinckney
- Fonction : Auteur
D Ponomarev
- Fonction : Auteur
J.-S Real
- Fonction : Auteur
- PersonId : 737490
- IdHAL : jean-sebastien-real
- ORCID : 0000-0003-1584-783X
- IdRef : 156873133
F.C Reyes
- Fonction : Auteur
S Rozov
- Fonction : Auteur
I Rozova
- Fonction : Auteur
Ye Shevchik
- Fonction : Auteur
J Stachurska
- Fonction : Auteur
W van de Pontseele
- Fonction : Auteur
L Winslow
- Fonction : Auteur
E Yakushev
- Fonction : Auteur
D Zinatulina
- Fonction : Auteur
Résumé
The future Ricochet experiment aims to search for new physics in the electroweak sector by measuring the Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering process from reactor antineutrinos with high precision down to the sub-100 eV nuclear recoil energy range. While the Ricochet collaboration is currently building the experimental setup at the reactor site, it is also finalizing the cryogenic detector arrays that will be integrated into the cryostat at the Institut Laue Langevin in early 2024. In this paper, we report on recent progress from the Ge cryogenic detector technology, called the CryoCube. More specifically, we present the first demonstration of a 30~eVee (electron equivalent) baseline ionization resolution (RMS) achieved with an early design of the detector assembly and its dedicated High Electron Mobility Transistor (HEMT) based front-end electronics. This represents an order of magnitude improvement over the best ionization resolutions obtained on similar heat-and-ionization germanium cryogenic detectors from the EDELWEISS and SuperCDMS dark matter experiments, and a factor of three improvement compared to the first fully-cryogenic HEMT-based preamplifier coupled to a CDMS-II germanium detector. Additionally, we discuss the implications of these results in the context of the future Ricochet experiment and its expected background mitigation performance.
Mots clés
detector
cryogenics
neutrino nucleus
scattering
germanium
detector
antineutrino
nuclear reactor
technology
new physics
search for
recoil
energy
design
nucleus
ionization
electron
resolution
EDELWEISS
electroweak interaction
buildings
dark matter
CDMS
coherence
site
energy resolution
bolometer
background
performance
electronics