Back to Search Start Over

DarkSide-20k sensitivity to light dark matter particles

Authors :
Collaboration, DarkSide-20k
Acerbi, F.
Adhikari, P.
Agnes, P.
Ahmad, I.
Albergo, S.
Albuquerque, I. F. M.
Alexander, T.
Alton, A. K.
Amaudruz, P.
Angiolilli, M.
Aprile, E.
Ardito, R.
Corona, M. Atzori
Auty, D. J.
Ave, M.
Avetisov, I. C.
Azzolini, O.
Back, H. O.
Balmforth, Z.
Olmedo, A. Barrado
Barrillon, P.
Batignani, G.
Bhowmick, P.
Blua, S.
Bocci, V.
Bonivento, W.
Bottino, B.
Boulay, M. G.
Buchowicz, A.
Bussino, S.
Busto, J.
Cadeddu, M.
Cadoni, M.
Calabrese, R.
Camillo, V.
Caminata, A.
Canci, N.
Capra, A.
Caravati, M.
Cárdenas-Montes, M.
Cargioli, N.
Carlini, M.
Castellani, A.
Castello, P.
Cavalcante, P.
Cebrian, S.
Ruiz, J. M. Cela
Chashin, S.
Chepurnov, A.
Cifarelli, L.
Cintas, D.
Citterio, M.
Cleveland, B.
Coadou, Y.
Cocco, V.
Colaiuda, D.
Vilda, E. Conde
Consiglio, L.
Costa, B. S.
Czubak, M.
D'Aniello, M.
D'Auria, S.
Rolo, M. D. Da Rocha
Darbo, G.
Davini, S.
De Cecco, S.
De Guido, G.
Dellacasa, G.
Derbin, A. V.
Devoto, A.
Di Capua, F.
Di Ludovico, A.
Di Noto, L.
Di Stefano, P.
Dias, L. K.
Mairena, D. Díaz
Ding, X.
Dionisi, C.
Dolganov, G.
Dordei, F.
Dronik, V.
Elersich, A.
Ellingwood, E.
Erjavec, T.
Diaz, M. Fernandez
Ficorella, A.
Fiorillo, G.
Franchini, P.
Franco, D.
Gatti, H. Frandini
Frolov, E.
Gabriele, F.
Gahan, D.
Galbiati, C.
Galiński, G.
Gallina, G.
Gallus, G.
Garbini, M.
Abia, P. Garcia
Gawdzik, A.
Gendotti, A.
Ghisi, A.
Giovanetti, G. K.
Casanueva, V. Goicoechea
Gola, A.
Grandi, L.
Grauso, G.
di Cortona, G. Grilli
Grobov, A.
Gromov, M.
Guerzoni, M.
Gulino, M.
Guo, C.
Hackett, B. R.
Hallin, A.
Hamer, A.
Haranczyk, M.
Harrop, B.
Hessel, T.
Hill, S.
Horikawa, S.
Hu, J.
Hubaut, F.
Hucker, J.
Hugues, T.
Hungerford, E. V.
Ianni, A.
Ippolito, V.
Jamil, A.
Jillings, C.
Jois, S.
Kachru, P.
Keloth, R.
Kemmerich, N.
Kemp, A.
Kendziora, C. L.
Kimura, M.
Kondo, K.
Korga, G.
Kotsiopoulou, L.
Koulosousas, S.
Kubankin, A.
Kunzé, P.
Kuss, M.
Kuźniak, M.
Kuzwa, M.
La Commara, M.
Lai, M.
Guirriec, E. Le
Leason, E.
Leoni, A.
Lidey, L.
Lissia, M.
Luzzi, L.
Lychagina, O.
Macfadyen, O.
Machulin, I. N.
Manecki, S.
Manthos, I.
Mapelli, L.
Marasciulli, A.
Mari, S. M.
Mariani, C.
Maricic, J.
Martinez, M.
Martoff, C. J.
Matteucci, G.
Mavrokoridis, K.
McDonald, A. B.
Mclaughlin, J.
Merzi, S.
Messina, A.
Milincic, R.
Minutoli, S.
Mitra, A.
Moioli, S.
Monroe, J.
Moretti, E.
Morrocchi, M.
Mroz, T.
Muratova, V. N.
Murphy, M.
Murra, M.
Muscas, C.
Musico, P.
Nania, R.
Nessi, M.
Nieradka, G.
Nikolopoulos, K.
Nikoloudaki, E.
Nowak, J.
Olchanski, K.
Oleinik, A.
Oleynikov, V.
Organtini, P.
de Solórzano, A. Ortiz
Pallavicini, M.
Pandola, L.
Pantic, E.
Paoloni, E.
Papi, D.
Pastuszak, G.
Paternoster, G.
Peck, A.
Pegoraro, P. A.
Pelczar, K.
Pellegrini, L. A.
Perez, R.
Perotti, F.
Pesudo, V.
Piacentini, S. I.
Pino, N.
Plante, G.
Pocar, A.
Poehlmann, M.
Pordes, S.
Pralavorio, P.
Price, D.
Puglia, S.
Bazetto, M. Queiroga
Ragusa, F.
Ramachers, Y.
Ramirez, A.
Ravinthiran, S.
Razeti, M.
Renshaw, A. L.
Rescigno, M.
Retiere, F.
Rignanese, L. P.
Rivetti, A.
Roberts, A.
Roberts, C.
Rogers, G.
Romero, L.
Rossi, M.
Rubbia, A.
Rudik, D.
Sabia, M.
Salomone, P.
Samoylov, O.
Sandford, E.
Sanfilippo, S.
Santone, D.
Santorelli, R.
Santos, E. M.
Savarese, C.
Scapparone, E.
Schillaci, G.
Schuckman II, F. G.
Scioli, G.
Semenov, D. A.
Shalamova, V.
Sheshukov, A.
Simeone, M.
Skensved, P.
Skorokhvatov, M. D.
Smirnov, O.
Smirnova, T.
Smith, B.
Sotnikov, A.
Spadoni, F.
Spangenberg, M.
Stefanizzi, R.
Steri, A.
Stornelli, V.
Stracka, S.
Sulis, S.
Sung, A.
Sunny, C.
Suvorov, Y.
Szelc, A. M.
Taborda, O.
Tartaglia, R.
Taylor, A.
Taylor, J.
Tedesco, S.
Testera, G.
Thieme, K.
Thompson, A.
Tonazzo, A.
Torres-Lara, S.
Tricomi, A.
Unzhakov, E. V.
Vallivilayil, T. J.
Van Uffelen, M.
Velazquez-Fernandez, L.
Viant, T.
Viel, S.
Vishneva, A.
Vogelaar, R. B.
Vossebeld, J.
Vyas, B.
Walczak, M. B.
Wang, Y.
Wang, H.
Westerdale, S.
Williams, L.
Wojaczyński, R.
Wojcik, M.
Wojcik, M. M.
Wright, T.
Xie, Y.
Yang, C.
Yin, J.
Zabihi, A.
Zakhary, P.
Zani, A.
Zhang, Y.
Zhu, T.
Zichichi, A.
Zuzel, G.
Zykova, M. P.
Publication Year :
2024

Abstract

The dual-phase liquid argon time projection chamber is presently one of the leading technologies to search for dark matter particles with masses below 10 GeV/c$^2$. This was demonstrated by the DarkSide-50 experiment with approximately 50 kg of low-radioactivity liquid argon as target material. The next generation experiment DarkSide-20k, currently under construction, will use 1,000 times more argon and is expected to start operation in 2027. Based on the DarkSide-50 experience, here we assess the DarkSide-20k sensitivity to models predicting light dark matter particles, including Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) and sub-GeV/c$^2$ particles interacting with electrons in argon atoms. With one year of data, a sensitivity improvement to dark matter interaction cross-sections by at least one order of magnitude with respect to DarkSide-50 is expected for all these models. A sensitivity to WIMP--nucleon interaction cross-sections below $1\times10^{-42}$ cm$^2$ is achievable for WIMP masses above 800 MeV/c$^2$. With 10 years exposure, the neutrino fog can be reached for WIMP masses around 5 GeV/c$^2$.<br />Comment: submitted to Nature Communications

Details

Database :
arXiv
Publication Type :
Report
Accession number :
edsarx.2407.05813
Document Type :
Working Paper