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Article Dans Une Revue Physical Review Letters Année : 2024

Search for Daily Modulation of MeV Dark Matter Signals with DAMIC-M

I Arnquist
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N Avalos
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D Baxter
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X Bertou
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N Castello-Mor
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A.E Chavarria
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J Cuevas-Zepeda
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J Duarte-Campderros
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E Estrada
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N Gadola
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T Hossbach
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B.J Kavanagh
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B Kilminster
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A Lantero-Barreda
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I Lawson
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S Lee
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A Lopez-Virto
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K.J Mcguire
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P Mitra
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S Munagavalasa
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D Norcini
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S Paul
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A Piers
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P Robmann
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S Scorza
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R Smida
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R Vilar
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G Warot
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R Yajur
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Résumé

Dark Matter (DM) particles with sufficiently large cross sections may scatter as they travel through Earth's bulk. The corresponding changes in the DM flux give rise to a characteristic daily modulation signal in detectors sensitive to DM-electron interactions. Here, we report results obtained from the first underground operation of the DAMIC-M prototype detector searching for such a signal from DM with MeV-scale mass. A model-independent analysis finds no modulation in the rate of 1$e^-$ events with periods in the range 1-48 h. We then use these data to place exclusion limits on DM in the mass range [0.53, 2.7] MeV/c$^2$ interacting with electrons via a dark photon mediator. Taking advantage of the time-dependent signal we improve by $\sim$2 orders of magnitude on our previous limit obtained from the total rate of 1$e^-$ events, using the same data set. This daily modulation search represents the current strongest limit on DM-electron scattering via ultralight mediators for DM masses around 1 MeV/c$^2$.

Dates et versions

hal-04170781 , version 1 (25-07-2023)

Identifiants

Citer

I Arnquist, N Avalos, D Baxter, X Bertou, N Castello-Mor, et al.. Search for Daily Modulation of MeV Dark Matter Signals with DAMIC-M. Physical Review Letters, 2024, 132 (10), pp.101006. ⟨10.1103/PhysRevLett.132.101006⟩. ⟨hal-04170781⟩
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