Article Dans Une Revue Phys.Rev.Lett. Année : 2025

First Limits on Light Dark Matter Interactions in a Low Threshold Two Channel Athermal Phonon Detector from the TESSERACT Collaboration

C.L Chang
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Y.-Y Chang
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L Chaplinsky
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C.W Fink
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M Garcia-Sciveres
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W Guo
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S.A Hertel
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X Li
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J Lin
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M Lisovenko
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D.N Mckinsey
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B Penning
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H.D Pinckney
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M Platt
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Y Qi
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G Wang
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N.N Gite
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A Gupta
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N.A Kurinsky
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J.S Mammo
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A.J Mayer
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J Nelson
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S.M Oser
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L Pandey
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A Pradeep
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W Rau
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T Saab
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Résumé

We present results of a search for spin-independent dark matter-nucleon interactions in a 1 cm$^2$ by 1 mm thick (0.233 gram) high-resolution silicon athermal phonon detector operated above ground. This sensor achieves an energy resolution of $\sigma_P =$\SI{361.5(4)}{\milli\electronvolt}, the best for any athermal phonon detector to date. With an exposure of \SI{0.233}{\gram}$\times$ 12 hours, we place the most stringent constraints on dark matter masses between 44 and \SI{87}{\mega\electronvolt\per□ c}, with the lowest unexplored cross section of \SI{4e-32}{□\centi\meter} at \SI{87}{\mega\electronvolt\per□ c}. We employ a conservative salting technique to reach the lowest dark matter mass ever probed via direct detection experiment. This constraint is enabled by two-channel rejection of low-energy backgrounds that are coupled to individual sensors.

Dates et versions

hal-04986536 , version 1 (11-03-2025)

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Citer

C.L Chang, Y.-Y Chang, L Chaplinsky, C.W Fink, M Garcia-Sciveres, et al.. First Limits on Light Dark Matter Interactions in a Low Threshold Two Channel Athermal Phonon Detector from the TESSERACT Collaboration. Phys.Rev.Lett., 2025, 135 (16), pp.161002. ⟨10.1103/hsrl-crvf⟩. ⟨hal-04986536⟩
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