DarkSide-20k sensitivity to light dark matter particles

Autor(es):Mostrar menos -

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. ; Barrado Olmedo, A. ; 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. ; Cardenas-Montes, M. ; Cargioli, N. ; Carlini, M. ; Castellani, A. ; Castello, P. ; Cavalcante, P. ; Cebrian, S. ; Cela Ruiz, J. M. ; 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. ; Diaz Mairena, D. ; Ding, X. ; Dionisi, C. ; Dolganov, G. ; Dordei, F. ; Dronik, V. ; Elersich, A. ; Ellingwood, E. ; Erjavec, T. ; Fernandez Diaz, M. ; Ficorella, A. ; Fiorillo, G. ; Franchini, P. ; Franco, D. ; Gatti, H. Frandini ; Frolov, E. ; Gabriele, F. ; Gahan, D. ; Galbiati, C. ; Galinski, G. ; Gallina, G. ; Gallus, G. ; Garbini, M. ; Garcia Abia, P. ; 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. ; Kunze, P. ; Kuss, M. ; Kuzniak, M. ; Kuzwa, M. ; La Commara, M. ; Lai, M. ; Le Guirriec, E. ; 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 Solorzano, 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. ; 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, F. G., II ; 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. ; Wojaczynski, 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.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: COMMUNICATIONS PHYSICS; v. 7, n. 1, p. 9-pg., 2024-12-26.

Resumo

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 1x10(-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). (AU)

• Processo FAPESP: 21/11489-7 - Em busca da matéria escura
• Beneficiário: Ivone Freire da Mota e Albuquerque
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projetos Especiais