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7 results on '"Laboratoire de Cryogénie (LC)"'

1. Search for sub-GeV dark matter via the Migdal effect with an EDELWEISS germanium detector with NbSi transition-edge sensors

Author

Armengaud, E., Arnaud, Q., Augier, C., Benoît, A., Bergé, L., Billard, J., Broniatowski, A., Camus, P., Caze, A., Chapellier, M., Charlieux, F., de Jésus, M., Dumoulin, L., Eitel, K., Filippini, J.B., Filosofov, D., Gascon, J., Giuliani, A., Gros, M., Guy, E., Jin, Y., Juillard, A., Kleifges, M., Lattaud, H., Marnieros, S., Misiak, D., Navick, X.F., Nones, C., Olivieri, E., Oriol, C., Pari, P., Paul, B., Poda, D., Rozov, S., Salagnac, T., Sanglard, V., Vagneron, L., Yakushev, E., Zolotarova, A., Kavanagh, B.J., Agence Nationale de la Recherche (France), Université de Lyon, Russian Foundation for Basic Research, European Commission, Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España), Agencia Estatal de Investigación (España), European Research Council, Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I Lyon), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hélium : du fondamental aux applications (NEEL - HELFA), Institut Néel (NEEL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Cryogénie (NEEL - Cryo), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Cryogénie (LC), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), and EDELWEISS

Subjects
background, resolution, GeV, sensitivity, dark matter, particle: interaction, thermal, EDELWEISS, cryogenics, electron: recoil: energy, ionization, germanium: detector, phonon, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract

The EDELWEISS collaboration reports on the search for dark matter particle interactions via Migdal effect with masses between 32MeV⋅c−2 to 2 GeV⋅c−2 using a 200 g cryogenic Ge detector sensitive to simultaneously heat and ionization signals and operated underground at the Laboratoire Souterrain de Modane in France. The phonon signal was read out using a transition edge sensor made of a NbSi thin film. The detector was biased at 66 V in order to benefit from the Neganov-Trofimov-Luke amplification and resulting in a resolution on the energy of electron recoils of 4.46eVee (102.58 eV at 66 V) and an analysis threshold of 30eVee. The sensitivity is limited by a dominant background not associated to charge creation in the detector. The search constrains a new region of parameter space for cross sections down to 10−29cm2 and masses between 32 and 100MeV⋅c−2. The achieved low threshold with the NbSi sensor shows the relevance of its use for out-of-equilibrium phonon sensitive devices for low-mass dark matter searches., The EDELWEISS project is supported in part by the French Agence Nationale pour la Recherche (ANR) and the LabEx Lyon Institute of Origins (ANR-10-LABX0066) of the Universite de Lyon within the program “Investissements d’Avenir” (ANR-11-IDEX-00007), by the P2IO LabEx(ANR-10-LABX-0038)inthe framework “Investissements d’Avenir” (ANR-11-IDEX-0003-01) managed by the ANR (France), and the Russian Foundation for Basic Research (Grant No. 18-0200159). This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Skłodowska-Curie Grant Agreement No. 838537. B.J.K. thanks the Spanish Agencia Estatal de Investigación (AEI, MICIU) for the support to the Unidad de Excelencia María de Maeztu Instituto de Física de Cantabria, Ref. MDM-2017-0765.

Published
2022
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2. First cryogenic tests on BINGO innovations

Author

Armatol, A., Augier, C., Baudin, D., Benato, G., Billard, J., Carniti, P., Chapellier, M., Charrier, A., Danevich, F., De Combarieu, M., De Jesus, M., Dumoulin, L., Ferri, F., Gascon, J., Giuliani, A., Gomez, H., Gotti, C., Gras, Ph., Gros, M., Juillard, A., Khalife, H., Kobychev, V. V., Lefevre, M., Loaiza, P., Marnieros, S., Mas, Ph., Mazzucato, E., Millot, J. F., Nones, C., Pessina, G., Poda, D. V., Scarpaci, J. A., Tellier, O., Tretyak, V. I., Zarytskyy, M. M., Zolotarova, A., HEP, INSPIRE, Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I Lyon), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Cryogénie (LC), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)

Subjects
molybdenum: nuclide, experimental methods, Physics - Instrumentation and Detectors, background, FOS: Physical sciences, Instrumentation and Detectors (physics.ins-det), tellurium: oxygen, double-beta decay: (0neutrino), bolometer, cryogenics, lithium, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET] Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], scintillation counter: crystal, tellurium: nuclide, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], activity report, detector: design, performance
Abstract

Neutrinoless double-beta decay ($0\nu2\beta$) is a hypothetical rare nuclear transition. Its observation would provide an important insight about the nature of neutrinos (Dirac or Majorana particle) demonstrating that the lepton number is not conserved. BINGO (Bi-Isotope $0\nu2\beta$ Next Generation Observatory) aims to set the technological grounds for future bolometric $0\nu2\beta$ experiments. It is based on a dual heat-light readout, i.e. a main scintillating absorber embedding the double-beta decay isotope accompanied by a cryogenic light detector. BINGO will study two of the most promising isotopes: $^{100}$Mo embedded in Li$_2$MoO$_4$ (LMO) crystals and $^{130}$Te embedded in TeO$_2$. BINGO technology will reduce dramatically the background in the region of interest, thus boosting the discovery sensitivity of $0\nu2\beta$. The proposed solutions will have a high impact on next-generation bolometric tonne-scale experiments, like CUPID. In this contribution, we present the results obtained during the first tests performed in the framework of BINGO R&D., Comment: 4 pages, 2 figures. Contribution to the proceedings of 32nd Rencontres de Blois, Blois, France, 17-22 October 2021

Published
2022

3. Machine Learning Techniques for Pile-Up Rejection in Cryogenic Calorimeters

Author

G. Fantini, A. Armatol, E. Armengaud, W. Armstrong, C. Augier, F. T. Avignone, O. Azzolini, A. Barabash, G. Bari, A. Barresi, D. Baudin, F. Bellini, G. Benato, M. Beretta, L. Bergé, M. Biassoni, J. Billard, V. Boldrini, A. Branca, C. Brofferio, C. Bucci, J. Camilleri, S. Capelli, L. Cappelli, L. Cardani, P. Carniti, N. Casali, A. Cazes, E. Celi, C. Chang, M. Chapellier, A. Charrier, D. Chiesa, M. Clemenza, I. Colantoni, F. Collamati, S. Copello, F. Cova, O. Cremonesi, R. J. Creswick, A. Cruciani, A. D’Addabbo, G. D’Imperio, I. Dafinei, F. A. Danevich, M. de Combarieu, M. De Jesus, P. de Marcillac, S. Dell’Oro, S. Di Domizio, V. Dompè, A. Drobizhev, L. Dumoulin, M. Fasoli, M. Faverzani, E. Ferri, F. Ferri, F. Ferroni, E. Figueroa-Feliciano, J. Formaggio, A. Franceschi, C. Fu, S. Fu, B. K. Fujikawa, J. Gascon, A. Giachero, L. Gironi, A. Giuliani, P. Gorla, C. Gotti, P. Gras, M. Gros, T. D. Gutierrez, K. Han, E. V. Hansen, K. M. Heeger, D. L. Helis, H. Z. Huang, R. G. Huang, L. Imbert, J. Johnston, A. Juillard, G. Karapetrov, G. Keppel, H. Khalife, V. V. Kobychev, Yu. G. Kolomensky, S. Konovalov, Y. Liu, P. Loaiza, L. Ma, M. Madhukuttan, F. Mancarella, R. Mariam, L. Marini, S. Marnieros, M. Martinez, R. H. Maruyama, B. Mauri, D. Mayer, Y. Mei, S. Milana, D. Misiak, T. Napolitano, M. Nastasi, X. F. Navick, J. Nikkel, R. Nipoti, S. Nisi, C. Nones, E. B. Norman, V. Novosad, I. Nutini, T. O’Donnell, E. Olivieri, C. Oriol, J. L. Ouellet, S. Pagan, C. Pagliarone, L. Pagnanini, P. Pari, L. Pattavina, B. Paul, M. Pavan, H. Peng, G. Pessina, V. Pettinacci, C. Pira, S. Pirro, D. V. Poda, T. Polakovic, O. G. Polischuk, S. Pozzi, E. Previtali, A. Puiu, A. Ressa, R. Rizzoli, C. Rosenfeld, C. Rusconi, V. Sanglard, J. Scarpaci, B. Schmidt, V. Sharma, V. Shlegel, V. Singh, M. Sisti, D. Speller, P. T. Surukuchi, L. Taffarello, O. Tellier, C. Tomei, V. I. Tretyak, A. Tsymbaliuk, A. Vedda, M. Velazquez, K. J. Vetter, S. L. Wagaarachchi, G. Wang, L. Wang, B. Welliver, J. Wilson, K. Wilson, L. A. Winslow, M. Xue, L. Yan, J. Yang, V. Yefremenko, V. Yumatov, M. M. Zarytskyy, J. Zhang, A. Zolotarova, S. Zucchelli, Fantini, G, Armatol, A, Armengaud, E, Armstrong, W, Augier, C, Avignone, FT, Azzolini, O, Barabash, A, Bari, G, Barresi, A, Baudin, D, Bellini, F, Benato, G, Beretta, M, Berge, L, Biassoni, M, Billard, J, Boldrini, V, Branca, A, Brofferio, C, Bucci, C, Camilleri, J, Capelli, S, Cappelli, L, Cardani, L, Carniti, P, Casali, N, Cazes, A, Celi, E, Chang, C, Chapellier, M, Charrier, A, Chiesa, D, Clemenza, M, Colantoni, I, Collamati, F, Copello, S, Cova, F, Cremonesi, O, Creswick, RJ, Cruciani, A, D'Addabbo, A, D'Imperio, G, Dafinei, I, Danevich, FA, de Combarieu, M, De Jesus, M, de Marcillac, P, Dell'Oro, S, Di Domizio, S, Dompe, V, Drobizhev, A, Dumoulin, L, Fasoli, M, Faverzani, M, Ferri, E, Ferri, F, Ferroni, F, Formaggio, J, Franceschi, A, Fu, C, Fu, S, Fujikawa, BK, Gascon, J, Giachero, A, Gironi, L, Giuliani, A, Gorla, P, Gotti, C, Gras, P, Gros, M, Gutierrez, TD, Han, K, Hansen, EV, Heeger, KM, Helis, DL, Huang, HZ, Huang, RG, Imbert, L, Johnston, J, Juillard, A, Karapetrov, G, Keppel, G, Khalife, H, Kobychev, VV, Kolomensky, YG, Konovalov, S, Liu, Y, Loaiza, P, Ma, L, Madhukuttan, M, Mancarella, F, Mariam, R, Marini, L, Marnieros, S, Martinez, M, Maruyama, RH, Mauri, B, Mayer, D, Mei, Y, Milana, S, Misiak, D, Napolitano, T, Nastasi, M, Navick, XF, Nikkel, J, Nipoti, R, Nisi, S, Nones, C, Norman, EB, Novosad, V, Nutini, I, O'Donnell, T, Olivieri, E, Oriol, C, Ouellet, JL, Pagan, S, Pagliarone, C, Pagnanini, L, Pari, P, Pattavina, L, Paul, B, Pavan, M, Peng, H, Pessina, G, Pettinacci, V, Pira, C, Pirro, S, Poda, DV, Polakovic, T, Polischuk, OG, Pozzi, S, Previtali, E, Puiu, A, Ressa, A, Rizzoli, R, Rosenfeld, C, Rusconi, C, Sanglard, V, Scarpaci, J, Schmidt, B, Sharma, V, Shlegel, V, Singh, V, Sisti, M, Speller, D, Surukuchi, PT, Taffarello, L, Tellier, O, Tomei, C, Tretyak, VI, Tsymbaliuk, A, Vedda, A, Velazquez, M, Vetter, KJ, Wagaarachchi, SL, Wang, G, Wang, L, Welliver, B, Wilson, J, Wilson, K, Winslow, LA, Xue, M, Yan, L, Yang, J, Yefremenko, V, Yumatov, V, Zarytskyy, MM, Zhang, J, Zolotarova, A, Zucchelli, S, Laboratoire de Cryogénie (LC), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Avignone, F, Bergé, L, Creswick, R, D’Addabbo, A, D’Imperio, G, Danevich, F, Dell’Oro, S, Domizio, S, Dompè, V, Figueroa-Feliciano, E, Fujikawa, B, Gutierrez, T, Hansen, E, Heeger, K, Helis, D, Huang, H, Huang, R, Kobychev, V, Kolomensky, Y, Maruyama, R, Navick, X, Norman, E, O’Donnell, T, Ouellet, J, Poda, D, Polischuk, O, Surukuchi, P, Tretyak, V, Vetter, K, Wagaarachchi, S, Winslow, L, and Zarytskyy, M

Subjects
neural network, Convolutional neural network, hierarchy, crystal, Cryogenic calorimeters, neutrino, Machine learning, CUPID, calorimeter, [INFO]Computer Science [cs], General Materials Science, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Neutrinoless double beta decay, neutrinoless, Pile-up, CUORE, background, double-beta decay, Condensed Matter Physics, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Gran Sasso, injection, cryogenics, efficiency, mass, readout, Convolutional neural networks, upgrade, Cryogenic calorimeter, performance, Majorana
Abstract

CUORE Upgrade with Particle IDentification (CUPID) is a foreseen ton-scale array of Li2MoO4 (LMO) cryogenic calorimeters with double readout of heat and light signals. Its scientific goal is to fully explore the inverted hierarchy of neutrino masses in the search for neutrinoless double beta decay of 100Mo. Pile-up of standard double beta decay of the candidate isotope is a relevant background. We generate pile-up heat events via injection of Joule heater pulses with a programmable waveform generator in a small array of LMO crystals operated underground in the Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italy. This allows to label pile-up pulses and control both time difference and underlying amplitudes of individual heat pulses in the data. We present the performance of supervised learning classifiers on data and the attained pile-up rejection efficiency.

Published
2022
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4. First germanium-based constraints on sub-MeV Dark Matter with the EDELWEISS experiment

Author

EDELWEISS Collaboration, Arnaud, Q., Armengaud, E., Augier, C., Beno��t, A., Berg��, L., Billard, J., Broniatowski, A., Camus, P., Cazes, A., Chapellier, M., Charlieux, F., De J��sus, M., Dumoulin, L., Eitel, K., Elkhoury, E., Fillipini, J. -B., Filosofov, D., Gascon, J., Giuliani, A., Gros, M., Jin, Y., Juillard, A., Kleifges, M., Lattaud, H., Marnieros, S., Misiak, D., Navick, X. -F., Nones, C., Olivieri, E., Oriol, C., Pari, P., Paul, B., Poda, D., Rozov, S., Salagnac, T., Sanglard, V., Siebenborn, B., Vagneron, L., Weber, M., Yakushev, E., Zolotarova, A., Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I Lyon), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut Néel (NEEL), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), EDELWEISS, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Hélium : du fondamental aux applications (NEEL - HELFA), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Cryogénie (NEEL - Cryo), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Institut für kernphysik [Eggenstein-Leopoldshafen] (IKP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Laboratory of Nuclear Problems, JINR, Joint Institut of Nuclear Research, Laboratoire de Cryogénie (LC), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute of Radio Frequency Engineering and Electronics [Karlsruhe] (IHE), and Karlsruhe Institute of Technology (KIT)

Subjects
electron, Photon, Physics - Instrumentation and Detectors, dark matter: interaction, detector: cryogenics, Dark matter, General Physics and Astronomy, chemistry.chemical_element, FOS: Physical sciences, Germanium, charge: resolution, Electron, EDELWEISS, Parameter space, Gravitation and Astrophysics, 01 natural sciences, Dark photon, Nuclear physics, S030DE5, 5/3, 0103 physical sciences, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], 010306 general physics, Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM), Physics, Range (particle radiation), photon, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, S029HPH, Instrumentation and Detectors (physics.ins-det), Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, particle: interaction, Automatic Keywords, chemistry, Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA), Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], mixing: kinetic
Abstract

The EDELWEISS collaboration has performed a search for Dark Matter (DM) particles interacting with electrons using a 33.4 g Ge cryogenic detector operated underground at the LSM. A charge resolution of 0.53 electron-hole pairs (RMS) has been achieved using the Neganov-Trofimov-Luke amplification with a bias of 78 V. We set the first Ge-based constraints on sub-MeV/c$^{2}$ DM particles interacting with electrons, as well as on dark photons down to 1 eV/c$^2$. These are competitive with other searches. In particular, new limits are set on the kinetic mixing of dark photon DM in a so far unconstrained parameter space region in the 6 to 9 eV/c$^2$ mass range. These results demonstrate the high relevance of cryogenic Ge detectors for the search of DM interactions producing eV-scale electron signals., Comment: 6 pages, 4 figures, corrected typos

Published
2020
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5. Full range resistive thermometers

Author

E. Olivieri, P. Forget, Miloš Rotter, M. De Combarieu, P. Pari, C. Marrache-Kikuchi, Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Cryogénie (LC), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay

Subjects
Thermometer, [PHYS]Physics [physics], Resistive touchscreen, Materials science, Cryogenics, business.industry, General Physics and Astronomy, Cryometer, Thermodynamics, Atmospheric temperature range, 7. Clean energy, Characterization (materials science), Range (statistics), [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Optoelectronics, Low temperature, General Materials Science, Sensitivity (control systems), [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], business, Dry dilution refrigerators
Abstract

International audience; Resistive thermometers are widely used in low temperature physics, thanks to portability, simplicity of operation and reduced size. The possibility to precisely follow the temperature from room temperature down to the mK region is of major interest for numerous applications, although no single thermometer can nowadays cover this entire temperature range. In this article we report on a method to realize a full range thermometer, capable to measure, by itself, temperatures in the whole above-cited temperature range, with constant sensitivity and sufficient precision for the typical cryogenic applications. We present here the first results for three different full range thermometer prototypes. A detailed description of the set-up used for measurements and characterization is also reported.

Published
2015
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6. Radiopure ZnMoO4 scintillating bolometers for the LUMINEU double-beta experiment

Author

D. V. Poda, E. Armengaud, Q. Arnaud, C. Augier, A. S. Barabash, A. Benoît, L. Bergé, R. S. Boiko, T. Bergmann, J. Blümer, A. Broniatowski, V. Brudanin, P. Camus, A. Cazes, B. Censier, M. Chapellier, F. Charlieux, D. M. Chernyak, N. Coron, P. Coulter, G. A. Cox, F. A. Danevich, T. de Boissière, R. Decourt, M. De Jesus, L. Devoyon, A.-A. Drillien, L. Dumoulin, K. Eitel, C. Enss, D. Filosofov, A. Fleischmann, N. Fourches, J. Gascon, L. Gastaldo, G. Gerbier, A. Giuliani, M. Gros, L. Hehn, S. Henry, S. Hervé, G. Heuermann, V. Humbert, I. M. Ivanov, A. Juillard, C. Kéfélian, M. Kleifges, H. Kluck, V. V. Kobychev, F. Koskas, V. Kozlov, H. Kraus, V. A. Kudryavtsev, H. Le Sueur, M. Loidl, P. Magnier, E. P. Makarov, M. Mancuso, P. de Marcillac, S. Marnieros, C. Marrache-Kikuchi, A. Menshikov, S. G. Nasonov, X-F. Navick, C. Nones, E. Olivieri, P. Pari, B. Paul, Y. Penichot, G. Pessina, M. C. Piro, O. Plantevin, T. Redon, M. Robinson, M. Rodrigues, S. Rozov, V. Sanglard, B. Schmidt, V. N. Shlegel, B. Siebenborn, O. Strazzer, D. Tcherniakhovski, M. Tenconi, L. Torres, V. I. Tretyak, L. Vagneron, Ya. V. Vasiliev, M. Velazquez, O. Viraphong, R. J. Walker, M. Weber, E. Yakushev, X. Zhang, V. N. Zhdankov, John L. Orrell, Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute of Theoretical and Experimental Physics [Moscow] (ITEP), National Research Center 'Kurchatov Institute' (NRC KI), Hélium : du fondamental aux applications (NEEL - HELFA), Institut Néel (NEEL), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Kiev Institute for Nuclear Research (KINR), Ukrainian Academy of Sciences, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institut für Experimentelle Kernphysik [Karlsruhe] (EKP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Dzhelepov Laboratory of Nuclear Problems [Dubna] (DLNP), Joint Institute for Nuclear Research (JINR), Cryogénie (NEEL - Cryo), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), University of Oxford, Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), CSNSM PS1, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Kirchhoff Institute for Physics, Universität Heidelberg [Heidelberg] = Heidelberg University, Department of Physics [Oxford], Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry [Novosibirsk] (NIC), Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (SB RAS), University of Sheffield [Sheffield], Laboratoire National Henri Becquerel (LNHB), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département d'instrumentation Numérique (DIN (CEA-LIST)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institute for Anthropomatics (KIT), Laboratoire de Cryogénie (LC), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano (INFN), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), CML Ltd., Project CUPID-Mo (CUORE Upgrade with Particle Identification in Molybdenum), ANR-12-BS05-0004,LUMINEU,Expérience souterraine avec détecteurs luminescents de molybdate de zinc pour l'étude de la masse et la nature des neutrinos(2012), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Hélium : du fondamental aux applications (HELFA), Cryogénie (Cryo), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Oxford [Oxford], Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Universität Heidelberg [Heidelberg], Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay

Subjects
radiopurity, Zinc molybdate, scintillating bolometer, EDELWEISS, Scintillator, radiopure zinc molybdate (ZnMoO4), [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], 7. Clean energy, 01 natural sciences, Crystal, chemistry.chemical_compound, neutrino, Double beta decay, 0103 physical sciences, crystal scintillator, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], 010306 general physics, Directional solidification, Physics, Scintillation, 010308 nuclear & particles physics, Radiochemistry, double-beta decay, crystal boule, advanced directional solidification method, purification technique, chemistry, high purity Ge wafer, Neutrino
Abstract

International audience; The results of R&D of radiopure zinc molybdate (ZnMoO4) based scintillating bolometers for the LUMINEU (Luminescent Underground Molybdenum Investigation for NEUtrino mass and nature) double-beta decay experiment are presented. A dedicated two-stage molybdenum purification technique (sublimation in vacuum and recrystallization from aqueous solutions) and an advanced directional solidification method (the low-thermal-gradient Czochralski technique) were utilized to produce high optical quality large mass (∼1 kg) ZnMoO4 crystal boules and first 100Mo (99.5%) enriched Zn100MoO4 crystal scintillator (mass of ∼0.2 kg). Scintillating bolometers based on ZnMoO4 (≈ 0.33 kg) and Zn100MoO4 (≈ 0.06 kg) scintillation elements and high purity Ge wafers were tested in the EDELWEISS set-up at the Modane Underground Laboratory (France). Long term low temperature tests demonstrate excellent detectors’ performance and effectiveness of the purification and solidification procedures for the achievement of high radiopurity of the material, in particular with a bulk activity of 228Th and 226Ra below 4 µBq/kg. The adopted protocol was used to produce for the first time a large volume Zn100MoO4 crystal scintillator (mass of ∼1.4 kg, 100Mo enrichment is 99.5%) to search for neutrinoless double-beta decay of 100Mo in the framework of the LUMINEU project.

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2015
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7. Valley polarization assisted spin polarization in two dimensions

Author

V T Renard, D Cooper, Kei Takashina, Yoshiro Hirayama, Benjamin A. Piot, Geneviève Fleury, Yoshitaka Niida, David Tregurtha, Xavier Waintal, Akira Fujiwara, Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité (SPSMS - UMR 9001), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité (LaTEQS), PHotonique, ELectronique et Ingénierie QuantiqueS (PHELIQS), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire national des champs magnétiques intenses - Grenoble (LNCMI-G), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratory of Quantum Theory (GT), Laboratoire de Cryogénie (LC), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Tohoku University [Sendai], University of Bath [Bath], NTT Basic Research Laboratories [Tokio], NTT Basic Research Laboratories, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire national des champs magnétiques intenses - Grenoble (LNCMI), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UPS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Groupe Modélisation et Théorie (GMT), National Centre in HIV Epidemiology and Clinical Research, Laboratoire d'Electronique et des Technologies de l'Information (CEA-LETI), Université Grenoble Alpes (UGA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Graduate School of Science, Tohoku University, Department of Chemistry, Tohoku University, Department of Physics, University of Bath, Bath BA2 7AY, United Kingdom, NTT Basic Research Laboratories [Atsugi], and NTT Corporation

Subjects
Quantum Monte Carlo, General Physics and Astronomy, FOS: Physical sciences, Electron, electron-electron interactions, Article, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Condensed Matter - Strongly Correlated Electrons, Nuclear magnetic resonance, Valleytronics, Mesoscale and Nanoscale Physics (cond-mat.mes-hall), [PHYS.COND.CM-MSQHE]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Mesoscopic Systems and Quantum Hall Effect [cond-mat.mes-hall], [PHYS]Physics [physics], Physics, SOI, Condensed Matter - Materials Science, Multidisciplinary, Condensed Matter - Mesoscale and Nanoscale Physics, Spin polarization, Condensed matter physics, Strongly Correlated Electrons (cond-mat.str-el), Electron liquid, Materials Science (cond-mat.mtrl-sci), silicon, Spin engineering, General Chemistry, Magnetic field, Fractional quantum Hall effect, valleytronics, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [PHYS.COND.CM-SCE]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Strongly Correlated Electrons [cond-mat.str-el]
Abstract

Valleytronics is rapidly emerging as an exciting area of basic and applied research. In two-dimensional systems, valley polarization can dramatically modify physical properties through electron–electron interactions as demonstrated by such phenomena as the fractional quantum Hall effect and the metal-insulator transition. Here, we address the electrons' spin alignment in a magnetic field in silicon-on-insulator quantum wells under valley polarization. In stark contrast to expectations from a non-interacting model, we show experimentally that less magnetic field can be required to fully spin polarize a valley-polarized system than a valley-degenerate one. Furthermore, we show that these observations are quantitatively described by parameter-free ab initio quantum Monte Carlo simulations. We interpret the results as a manifestation of the greater stability of the spin- and valley-degenerate system against ferromagnetic instability and Wigner crystalization, which in turn suggests the existence of a new strongly correlated electron liquid at low electron densities., In the emerging field of valleytronics, the valley degree of freedom of electrons is exploited in addition to charge and spin for novel functionalities. Here, Renard et al. show how valley polarization can facilitate spin-polarization in a silicon-on-insulator quantum well.

Published
2015
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