Upgrading the COSINE-100 experiment for enhanced sensitivity to low-mass dark matter detection

被引：0
作者：
Lee, Doohyeok [1 ]
Cho, Jae Young [1 ]
Ha, Chang Hyon [2 ]
Jeon, Eunju [3 ]
Kim, Hongjoo [1 ]
Kim, Jinyoung [2 ]
Kim, Kyungwon [3 ]
Kim, Sunghyun [3 ]
Kim, Sun Kee [4 ]
Kim, Won Kyung [5 ]
Kim, Yeongduk [3 ,5 ]
Ko, Young Ju [6 ]
Lee, Hyunseok [5 ]
Lee, Hyun Su [3 ,5 ]
Lee, In Soo [3 ]
Lee, Jaison [3 ]
Lee, Seo Hyun [5 ]
Lee, Seung Mok [4 ]
Maruyama, Reina H. [7 ,8 ]
Park, Jong-Chul [9 ,10 ]
Park, Kangsoon [3 ]
Park, Kihong [3 ]
Park, Se Dong [1 ]
Seo, Kyungmin [3 ]
Son, Min Ki [9 ,10 ]
Yu, Gyun Ho [3 ]
机构：
[1] Kyungpook Natl Univ, Dept Phys, Daegu, South Korea
[2] Chung Ang Univ, Dept Phys, Seoul, South Korea
[3] Inst for Basic Sci Korea, Ctr Underground Phys, Daejeon, South Korea
[4] Seoul Natl Univ Univ, Dept Phys, Seoul 08826, South Korea
[5] Univ Sci & Technol, IBS Sch, Daejeon, South Korea
[6] Jeju Natl Univ, Dept Phys, Jeju, South Korea
[7] Yale Univ, Dept Phys, New Haven, CT USA
[8] Yale Univ, Wright Lab, New Haven, CT USA
[9] Chungnam Natl Univ, Dept Phys, Daejeon, South Korea
[10] Chungnam Natl Univ, IQS, Daejeon, South Korea
来源：
COMMUNICATIONS PHYSICS | 2025年 / 8卷 / 01期
关键词：
ANNUAL MODULATION; SEARCH;
D O I：
10.1038/s42005-025-02067-4
中图分类号：
O4 [物理学];
学科分类号：
0702 ;
摘要：
The DAMA/LIBRA experiment has reported an annual modulation signal in NaI(Tl) detectors, which has been interpreted as a possible indication of dark matter interactions. However, this claim remains controversial, as several experiments have tested the modulation signal using NaI(Tl) detectors. Among them, the COSINE-100 experiment, specifically designed to test DAMA/LIBRA's claim, observed no significant signal, revealing a more than 3 sigma discrepancy with DAMA/LIBRA's results. Here we present COSINE-100U, an upgraded version of the experiment, which aims to expand the search for dark matter interactions by improving light collection efficiency and reducing background noise. The detector, consisting of eight NaI(Tl) crystals with a total mass of 99.1 kg, has been relocated to Yemilab, a new underground facility in Korea, and features direct PMT-coupling technology to enhance sensitivity. These upgrades significantly improve the experiment's ability to probe low-mass dark matter candidates, contributing to the ongoing global effort to clarify the nature of dark matter.
引用
收藏
页数：10
相关论文
共 62 条
  • [1] The COSINE-100 data acquisition system
    Adhikar, G.
    Adhikari, P.
    de Souza, E. Barbosa
    Carlin, N.
    Choi, S.
    Choi, W.
    Djamal, M.
    Ezeribe, A. C.
    Ha, C.
    Hahn, I. S.
    Hubbard, A. J. F.
    Jeon, E. J.
    Jo, J. H.
    Joo, H. W.
    Kang, W. G.
    Kang, W. S.
    Kauer, M.
    Kim, H.
    Kim, H. J.
    Kim, K. W.
    Kim, M. C.
    Kim, N. Y.
    Kim, S. K.
    Kim, Y. D.
    Kim, Y. H.
    Kudryavtsev, V. A.
    Lee, H. S.
    Lee, J.
    Lee, M. H.
    Lim, K. E.
    Leonard, D. S.
    Maruyama, R. H.
    Mouton, F.
    Na, S.
    Olsen, S. L.
    Park, H. K.
    Park, H. S.
    Park, J. S.
    Park, K. S.
    Pettus, W.
    Prihtiadi, H.
    Rott, C.
    Scarff, A.
    Spooner, N. J. C.
    Thompson, W. G.
    Yang, L.
    [J]. JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2018, 13
  • [2] Alpha backgrounds in NaI(Tl) crystals of COSINE-100
    Adhikari, G.
    Carlin, N.
    Cavalcante, D. F. F. S.
    Cho, J. Y.
    Choi, J. J.
    Choi, S.
    Ezeribe, A. C.
    Franca, L. E.
    Haf, C.
    Hahn, I. S.
    Hollick, S. J.
    Jeon, E. J.
    Joo, H. W.
    Kang, W. G.
    Kauer, M.
    Kim, B. H.
    Kim, H. J.
    Kim, J.
    Kim, K. W.
    Kim, S. H.
    Kim, S. K.
    Kim, S. W.
    Kim, W. K.
    Kim, Y. D.
    Kim, Y. H.
    Ko, Y. J.
    Lee, D. H.
    Lee, E. K.
    Lee, H.
    Lee, H. S.
    Lee, H. Y.
    Lee, I. S.
    Lee, J.
    Lee, J. Y.
    Lee, M. H.
    Lee, S. H.
    Lee, S. M.
    Lee, Y. J.
    Leonard, D. S.
    Luank, N. T.
    Manzato, B. B.
    Maruyama, R. H.
    Neal, R. J.
    Nikkel, J. A.
    Olsen, S. L.
    Park, B. J.
    Park, H. K.
    Park, H. S.
    Park, J. C.
    Park, K. S.
    [J]. ASTROPARTICLE PHYSICS, 2024, 158
  • [3] Three-year annual modulation search with COSINE-100
    Adhikari, G.
    de Souza, E. Barbosa
    Carlin, N.
    Choi, J. J.
    Choi, S.
    Ezeribe, A. C.
    Franca, L. E.
    Ha, C.
    Hahn, I. S.
    Hollick, S. J.
    Jeon, E. J.
    Jo, J. H.
    Joo, H. W.
    Kang, W. G.
    Kauer, M.
    Kim, H.
    Kim, H. J.
    Kim, J.
    Kim, K. W.
    Kim, S. H.
    Kim, S. K.
    Kim, W. K.
    Kim, Y. D.
    Kim, Y. H.
    Ko, Y. J.
    Kwon, H. J.
    Lee, D. H.
    Lee, E. K.
    Lee, H.
    Lee, H. S.
    Lee, H. Y.
    Lee, I. S.
    Lee, J.
    Lee, J. Y.
    Lee, M. H.
    Lee, S. H.
    Lee, S. M.
    Leonard, D. S.
    Manzato, B. B.
    Maruyama, R. H.
    Neal, R. J.
    Park, B. J.
    Park, H. K.
    Park, H. S.
    Park, K. S.
    Park, S. D.
    Pitta, R. L. C.
    Prihtiadi, H.
    Ra, S. J.
    Rott, C.
    [J]. PHYSICAL REVIEW D, 2022, 106 (05)
  • [4] Searching for low-mass dark matter via the Migdal effect in COSINE-100
    Adhikari, G.
    Carlin, N.
    Choi, J. J.
    Choi, S.
    Ezeribe, A. C.
    Franca, L. E.
    Ha, C.
    Hahn, I. S.
    Hollick, S. J.
    Jeon, E. J.
    Jo, J. H.
    Joo, H. W.
    Kang, W. G.
    Kauer, M.
    Kim, H.
    Kim, H. J.
    Kim, J.
    Kim, K. W.
    Kim, S. H.
    Kim, S. K.
    Kim, W. K.
    Kim, Y. D.
    Kim, Y. H.
    Ko, Y. J.
    Kwon, H. J.
    Lee, D. H.
    Lee, E. K.
    Lee, H.
    Lee, H. S.
    Lee, H. Y.
    Lee, I. S.
    Lee, J.
    Lee, J. Y.
    Lee, M. H.
    Lee, S. H.
    Lee, S. M.
    Leonard, D. S.
    Manzato, B. B.
    Maruyama, R. H.
    Neal, R. J.
    Olsen, S. L.
    Park, B. J.
    Park, H. K.
    Park, H. S.
    Park, K. S.
    Park, S. D.
    Pitta, R. L. C.
    Prihtiadi, H.
    Ra, S. J.
    Rott, C.
    [J]. PHYSICAL REVIEW D, 2022, 105 (04)
  • [5] Background modeling for dark matter search with 1.7 years of COSINE-100 data
    Adhikari, G.
    de Souza, E. Barbosa
    Carlin, N.
    Choi, J. J.
    Choi, S.
    Djamal, M.
    Ezeribe, A. C.
    Franca, L. E.
    Ha, C.
    Hahn, I. S.
    Jeon, E. J.
    Jo, J. H.
    Joo, H. W.
    Kang, W. G.
    Kauer, M.
    Kim, H.
    Kim, H. J.
    Kim, K. W.
    Kim, S. H.
    Kim, S. K.
    Kim, W. K.
    Kim, Y. D.
    Kim, Y. H.
    Ko, Y. J.
    Lee, E. K.
    Lee, H.
    Lee, H. S.
    Lee, H. Y.
    Lee, I. S.
    Lee, J.
    Lee, J. Y.
    Lee, M. H.
    Lee, S. H.
    Lee, S. M.
    Leonard, D. S.
    Lynch, W. A.
    Manzato, B. B.
    Maruyama, R. H.
    Neal, R. J.
    Olsen, S. L.
    Park, B. J.
    Park, H. K.
    Park, H. S.
    Park, K. S.
    Pitta, R. L. C.
    Prihtiadi, H.
    Ra, S. J.
    Rott, C.
    Shin, K. A.
    Scarff, A.
    [J]. EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 2021, 81 (09):
  • [6] The COSINE-100 liquid scintillator veto system
    Adhikari, G.
    Souza, E. Barbosa de
    Carlin, N.
    Choi, J. J.
    Choi, S.
    Djamal, M.
    Ezeribe, A. C.
    Franca, L. E.
    Ha, C.
    Hahn, I. S.
    Jeon, E. J.
    Jo, J. H.
    Kang, W. G.
    Kauer, M.
    Kim, H.
    Kim, H. J.
    Kim, K. W.
    Kim, S. K.
    Kim, Y. D.
    Kim, Y. H.
    Ko, Y. J.
    Lee, E. K.
    Lee, H. S.
    Lee, J.
    Lee, J. Y.
    Lee, M. H.
    Lee, S. H.
    Leonard, D. S.
    Manzato, B. B.
    Maruyama, R. H.
    Neal, R. J.
    Olsen, S. L.
    Park, B. J.
    Park, H. K.
    Park, H. S.
    Park, K. S.
    Pitta, R. L. C.
    Prihtiadi, H.
    Ra, S. J.
    Rott, C.
    Shin, K. A.
    Scarff, A.
    Spooner, N. J. C.
    Thompson, W. G.
    Yang, L.
    Yu, G. H.
    [J]. NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2021, 1006
  • [7] Initial performance of the COSINE-100 experiment
    Adhikari, G.
    Adhikari, P.
    de Souza, E. Barbosa
    Carlin, N.
    Choi, S.
    Choi, W. Q.
    Djamal, M.
    Ezeribe, A. C.
    Ha, C.
    Hahn, I. S.
    Hubbard, A. J. F.
    Jeon, E. J.
    Jo, J. H.
    Joo, H. W.
    Kang, W. G.
    Kang, W.
    Kauer, M.
    Kim, B. H.
    Kim, H.
    Kim, H. J.
    Kim, K. W.
    Kim, M. C.
    Kim, N. Y.
    Kim, S. K.
    Kim, Y. D.
    Kim, Y. H.
    Kudryavtsev, V. A.
    Lee, H. S.
    Lee, J.
    Lee, J. Y.
    Lee, M. H.
    Leonard, D. S.
    Lim, K. E.
    Lynch, W. A.
    Maruyama, R. H.
    Mouton, F.
    Olsen, S. L.
    Park, H. K.
    Park, H. S.
    Park, J. S.
    Park, K. S.
    Pettus, W.
    Pierpoint, Z. P.
    Prihtiadi, H.
    Ra, S.
    Rogers, F. R.
    Rott, C.
    Scarff, A.
    Spooner, N. J. C.
    Thompson, W. G.
    [J]. EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 2018, 78 (02):
  • [8] Strong constraints from COSINE-100 on the DAMA dark matter results using the same sodium iodide target
    Adhikari, Govinda
    de Souza, Estella B.
    Carlin, Nelson
    Choi, Jae Jin
    Choi, Seonho
    Djamal, Mitra
    Ezeribe, Anthony C.
    Franca, Luis E.
    Ha, Chang Hyon
    Hahn, In Sik
    Jeon, Eunju
    Jo, Jay Hyun
    Joo, Han Wool
    Kang, Woon Gu
    Kauer, Matthew
    Kim, Hyounggyu
    Kim, Hongjoo
    Kim, Kyungwon
    Kim, Sunghyun
    Kim, Sun Kee
    Kim, Won Kyung
    Kim, Yeongduk
    Kim, Yong-Hamb
    Ko, Young Ju
    Lee, Eun Kyung
    Lee, Hyunseok
    Lee, Hyun Su
    Lee, Hye Young
    Lee, In Soo
    Lee, Jaison
    Lee, Jooyoung
    Lee, Moo Hyun
    Lee, Seo Hyun
    Lee, Seung Mok
    Leonard, Douglas
    Manzato, Bruno B.
    Maruyama, Reina H.
    Neal, Robert J.
    Olsen, Stephen L.
    Park, Byung Ju
    Park, Hyang Kyu
    Park, Hyeonseo
    Park, Kangsoon
    Pitta, Ricardo L. C.
    Prihtiadi, Hafizh
    Ra, Sejin
    Rott, Carsten
    Shin, Keon Ah
    Scarff, Andrew
    Spooner, Neil J. C.
    [J]. SCIENCE ADVANCES, 2021, 7 (46)
  • [9] An experiment to search for dark-matter interactions using sodium iodide detectors
    Adhikari, Govinda
    Adhikari, Pushparaj
    de Souza, Estella Barbosa
    Carlin, Nelson
    Choi, Seonho
    Djamal, Mitra
    Ezeribe, Anthony C.
    Ha, Chang Hyon
    Hahn, Insik
    Hubbard, Antonia J. F.
    Jeon, Eunju
    Jo, Jay Hyun
    Joo, Hanwool
    Kang, Woon Gu
    Kang, Woosik
    Kauer, Matthew
    Kim, Bonghee
    Kim, Hongjoo
    Kim, Hyounggyu
    Kim, Kyungwon
    Kim, Nam Young
    Kim, Sun Kee
    Kim, Yeongduk
    Kim, Yong-Hamb
    Ko, Young Ju
    Kudryavtsev, Vitaly A.
    Lee, Hyun Su
    Lee, Jaison
    Lee, Jooyoung
    Lee, Moo Hyun
    Leonard, Douglas S.
    Lynch, Warren A.
    Maruyama, Reina H.
    Mouton, Frederic
    Olsen, Stephen L.
    Park, Byungju
    Park, Hyang Kyu
    Park, Hyeonseo
    Park, Jungsic
    Park, Kangsoon
    Pettus, Walter C.
    Prihtiadi, Hafizh
    Ra, Sejin
    Rott, Carsten
    Scarff, Andrew
    Shin, Keon Ah
    Spooner, Neil J. C.
    Thompson, William G.
    Yang, Liang
    Yong, Seok Hyun
    [J]. NATURE, 2018, 564 (7734) : 83 - +
  • [10] Background model for the NaI(Tl) crystals in COSINE-100
    Adhikari, P.
    Adhikari, G.
    de Souza, E. Barbosa
    Carlin, N.
    Choi, S.
    Choi, W. Q.
    Djamal, M.
    Ezeribe, A. C.
    Ha, C.
    Hahn, I. S.
    Hubbard, A. J. F.
    Jeon, E. J.
    Jo, J. H.
    Joo, H. W.
    Kang, W. G.
    Kauer, M.
    Kang, W. S.
    Kim, B. H.
    Kim, H.
    Kim, H. J.
    Kim, K. W.
    Kim, M. C.
    Kim, N. Y.
    Kim, S. K.
    Kim, Y. D.
    Kim, Y. H.
    Kudryavtsev, V. A.
    Lee, H. S.
    Lee, J.
    Lee, J. Y.
    Lee, M. H.
    Leonard, D. S.
    Lynch, W. A.
    Maruyama, R. H.
    Mouton, F.
    Olsen, S. L.
    Park, H. K.
    Park, H. S.
    Park, J. S.
    Park, K. S.
    Pettus, W.
    Prihtiadi, H.
    Ra, S.
    Rott, C.
    Scarff, A.
    Spooner, N. J. C.
    Thompson, W. G.
    Yang, L.
    Yong, S. H.
    [J]. EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 2018, 78 (06):
1234567