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Light Dark Matter Search with Ionization Signals in XENON1T

Authors :
April S. Brown
A. Depoian
R. Itay
F. Toschi
J. Schreiner
M. Selvi
D. Cichon
C. Therreau
M. P. Decowski
Jean-Pierre Cussonneau
M. Garbini
L. Grandi
Elena Aprile
Manfred Lindner
J. Qin
L. Scotto Lavina
A. Kopec
Marc Schumann
G. Koltman
C. Macolino
Bart Pelssers
M. L. Benabderrahmane
M. Alfonsi
A. D. Ferella
Kate C. Miller
Hongwei Wang
V. Pizzella
Ethan Brown
C. Tunnell
K. Odgers
J. Naganoma
D. Barge
R. F. Lang
P. de Perio
J. A. M. Lopes
A. Kish
P. Di Gangi
Gabriella Sartorelli
Fabrizio Marignetti
J. Fei
M. Messina
F. Joerg
T. Zhu
F. D. Amaro
K. Morå
Yuehuan Wei
Auke-Pieter Colijn
L. Levinson
L. Bellagamba
Guillaume Plante
E. Angelino
João Cardoso
Kaixuan Ni
Yanxi Zhang
Sara Diglio
F. Gao
Boris Bauermeister
D. Wenz
R. Podviianiuk
M. Murra
R. Peres
C. Capelli
C. Hils
N. Rupp
M. Vargas
A. Elykov
B. Riedel
Ran Budnik
E. Shockley
A. Di Giovanni
J. Mahlstedt
S. Schindler
D. Schulte
Uwe Oberlack
T. Berger
Ch. Weinheimer
C. Hasterok
J.M.F. dos Santos
F. Arneodo
T. Marrodán Undagoitia
C. Wittweg
F. Agostini
A. Fieguth
D. Coderre
F. Lombardi
Giacomo Bruno
Sebastian Lindemann
Qing Lin
O. Wack
G. Volta
S. Reichard
Manuel Gameiro da Silva
E. López Fune
W. Fulgione
A. Molinario
E. Hogenbirk
V. C. Antochi
P. Shagin
J. Ye
S. Mastroianni
M. Scheibelhut
Laura Baudis
Shingo Kazama
M. Iacovacci
N. Upole
P. Gaemers
G. Eurin
Z. Greene
Dominique Thers
L. Althueser
Jan Conrad
Masanori Kobayashi
Michelle Galloway
H. Landsman
J. Howlett
H. Qiu
Julien Masbou
H. Simgen
J. Pienaar
K. Micheneau
Jelle Aalbers
D. Ramírez García
Y. Mosbacher
A. Gallo Rosso
A. Rocchetti
J. P. Zopounidis
S. Bruenner
J. Wulf
J. Palacio
N. Šarčević
P. A. Breur
Gian Carlo Trinchero
A. Manfredini
Aprile, E.
Aalbers, J.
Agostini, F.
Alfonsi, M.
Althueser, L.
Amaro, F. D.
Antochi, V. C.
Angelino, E.
Arneodo, F.
Barge, D.
Baudis, L.
Bauermeister, B.
Bellagamba, L.
Benabderrahmane, M. L.
Berger, T.
Breur, P. A.
Brown, A.
Brown, E.
Bruenner, S.
Bruno, G.
Budnik, R.
Capelli, C.
Cardoso, J. M. R.
Cichon, D.
Coderre, D.
Colijn, A. P.
Conrad, J.
Cussonneau, J. P.
Decowski, M. P.
De Perio, P.
Depoian, A.
Di Gangi, P.
Di Giovanni, A.
Diglio, S.
Elykov, A.
Eurin, G.
Fei, J.
Ferella, A. D.
Fieguth, A.
Fulgione, W.
Gaemers, P.
Gallo Rosso, A.
Galloway, M.
Gao, F.
Garbini, M.
Grandi, L.
Greene, Z.
Hasterok, C.
Hils, C.
Hogenbirk, E.
Howlett, J.
Iacovacci, M.
Itay, R.
Joerg, F.
Kazama, S.
Kish, A.
Kobayashi, M.
Koltman, G.
Kopec, A.
Landsman, H.
Lang, R. F.
Levinson, L.
Lin, Q.
Lindemann, S.
Lindner, M.
Lombardi, F.
Lopes, J. A. M.
Lopez Fune, E.
Macolino, C.
Mahlstedt, J.
Manfredini, A.
Marignetti, F.
Marrodan Undagoitia, T.
Masbou, J.
Mastroianni, S.
Messina, M.
Micheneau, K.
Miller, K.
Molinario, A.
Mora, K.
Mosbacher, Y.
Murra, M.
Naganoma, J.
Ni, K.
Oberlack, U.
Odgers, K.
Palacio, J.
Pelssers, B.
Peres, R.
Pienaar, J.
Pizzella, V.
Plante, G.
Podviianiuk, R.
Qin, J.
Qiu, H.
Ramirez Garcia, D.
Reichard, S.
Riedel, B.
Rocchetti, A.
Rupp, N.
Dos Santos, J. M. F.
Sartorelli, G.
Sarcevic, N.
Scheibelhut, M.
Schindler, S.
Schreiner, J.
Schulte, D.
Schumann, M.
Scotto Lavina, L.
Selvi, M.
Shagin, P.
Shockley, E.
Silva, M.
Simgen, H.
Therreau, C.
Thers, D.
Toschi, F.
Trinchero, G.
Tunnell, C.
Upole, N.
Vargas, M.
Volta, G.
Wack, O.
Wang, H.
Wei, Y.
Weinheimer, C.
Wenz, D.
Wittweg, C.
Wulf, J.
Ye, J.
Zhang, Y.
Zhu, T.
Zopounidis, J. P.
Aprile E.
Aalbers J.
Agostini F.
Alfonsi M.
Althueser L.
Amaro F.D.
Antochi V.C.
Angelino E.
Arneodo F.
Barge D.
Baudis L.
Bauermeister B.
Bellagamba L.
Benabderrahmane M.L.
Berger T.
Breur P.A.
Brown A.
Brown E.
Bruenner S.
Bruno G.
Budnik R.
Capelli C.
Cardoso J.M.R.
Cichon D.
Coderre D.
Colijn A.P.
Conrad J.
Cussonneau J.P.
Decowski M.P.
De Perio P.
Depoian A.
Di Gangi P.
Di Giovanni A.
Diglio S.
Elykov A.
Eurin G.
Fei J.
Ferella A.D.
Fieguth A.
Fulgione W.
Gaemers P.
Gallo Rosso A.
Galloway M.
Gao F.
Garbini M.
Grandi L.
Greene Z.
Hasterok C.
Hils C.
Hogenbirk E.
Howlett J.
Iacovacci M.
Itay R.
Joerg F.
Kazama S.
Kish A.
Kobayashi M.
Koltman G.
Kopec A.
Landsman H.
Lang R.F.
Levinson L.
Lin Q.
Lindemann S.
Lindner M.
Lombardi F.
Lopes J.A.M.
Lopez Fune E.
Macolino C.
Mahlstedt J.
Manfredini A.
Marignetti F.
Marrodan Undagoitia T.
Masbou J.
Mastroianni S.
Messina M.
Micheneau K.
Miller K.
Molinario A.
Mora K.
Mosbacher Y.
Murra M.
Naganoma J.
Ni K.
Oberlack U.
Odgers K.
Palacio J.
Pelssers B.
Peres R.
Pienaar J.
Pizzella V.
Plante G.
Podviianiuk R.
Qin J.
Qiu H.
Ramirez Garcia D.
Reichard S.
Riedel B.
Rocchetti A.
Rupp N.
Dos Santos J.M.F.
Sartorelli G.
Sarcevic N.
Scheibelhut M.
Schindler S.
Schreiner J.
Schulte D.
Schumann M.
Scotto Lavina L.
Selvi M.
Shagin P.
Shockley E.
Silva M.
Simgen H.
Therreau C.
Thers D.
Toschi F.
Trinchero G.
Tunnell C.
Upole N.
Vargas M.
Volta G.
Wack O.
Wang H.
Wei Y.
Weinheimer C.
Wenz D.
Wittweg C.
Wulf J.
Ye J.
Zhang Y.
Zhu T.
Zopounidis J.P.
Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (SUBATECH)
Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585))
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL)
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)
XENON
Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques
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 de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
XENON (IHEF, IoP, FNWI)
IoP (FNWI)
Source :
BASE-Bielefeld Academic Search Engine, Phys.Rev.Lett., Phys.Rev.Lett., 2019, 123 (25), pp.251801. ⟨10.1103/PhysRevLett.123.251801⟩, Physical Review Letters, 123(25):251801. American Physical Society, Physical Review Letters

Abstract

We report constraints on light dark matter (DM) models using ionization signals in the XENON1T experiment. We mitigate backgrounds with strong event selections, rather than requiring a scintillation signal, leaving an effective exposure of (22±3) tonne day. Above ∼0.4 keVee, we observe <1 event/(tonne day keVee), which is more than 1000 times lower than in similar searches with other detectors. Despite observing a higher rate at lower energies, no DM or CEvNS detection may be claimed because we cannot model all of our backgrounds. We thus exclude new regions in the parameter spaces for DM-nucleus scattering for DM masses mχ within 3–6 GeV/c2, DM-electron scattering for mχ>30 MeV/c2, and absorption of dark photons and axionlike particles for mχ within 0.186–1 keV/c2.

Details

ISSN :
00319007
Database :
OpenAIRE
Journal :
BASE-Bielefeld Academic Search Engine, Phys.Rev.Lett., Phys.Rev.Lett., 2019, 123 (25), pp.251801. ⟨10.1103/PhysRevLett.123.251801⟩, Physical Review Letters, 123(25):251801. American Physical Society, Physical Review Letters
Accession number :
edsair.doi.dedup.....432bdc86fc57851eff9502aab7bf1a03
Full Text :
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.251801⟩