Background determination for the LUX-ZEPLIN dark matter experiment

被引:17
作者
Aalbers, J. [1 ,2 ]
Akerib, D. S. [1 ,2 ]
Al Musalhi, A. K. [3 ]
Alder, F. [4 ]
Alsum, S. K. [5 ]
Amarasinghe, C. S. [6 ]
Ames, A. [1 ,2 ]
Anderson, T. J. [1 ,2 ]
Angelides, N. [4 ,7 ]
Araujo, H. M. [7 ]
Armstrong, J. E. [8 ]
Arthurs, M. [6 ]
Baker, A. [7 ]
Bang, J. [9 ]
Bargemann, J. W. [10 ]
Baxter, A. [11 ]
Beattie, K. [12 ]
Beltrame, P. [4 ]
Bernard, E. P. [12 ,13 ]
Bhatti, A. [8 ]
Biekert, A. [12 ,13 ]
Biesiadzinski, T. P. [1 ,2 ]
Birch, H. J. [6 ]
Blockinger, G. M. [14 ]
Boxer, B. [15 ]
Brew, C. A. J. [16 ]
Bras, P. [17 ]
Burdin, S. [11 ]
Buuck, M. [1 ,2 ]
Cabrita, R. [17 ]
Carmona-Benitez, M. C. [18 ]
Chan, C. [9 ]
Chawla, A. [19 ]
Chen, H. [12 ]
Chiang, A. P. S. [7 ]
Chott, N. I. [20 ]
V. Converse, M. [21 ]
Cottle, A. [3 ]
Cox, G. [18 ]
Creaner, O. [12 ]
Dahl, C. E. [22 ,23 ]
David, A. [4 ]
Dey, S. [3 ]
de Viveiros, L. [18 ]
Ding, C. [9 ]
Dobson, J. E. Y. [4 ]
Druszkiewicz, E. [21 ]
Eriksen, S. R. [24 ]
Fan, A. [1 ,2 ]
Fearon, N. M. [3 ]
机构
[1] SLAC Natl Accelerator Lab, Menlo Pk, CA 94025 USA
[2] Stanford Univ, Kavli Inst Particle Astrophys & Cosmol, Stanford, CA 94305 USA
[3] Univ Oxford, Dept Phys, Oxford OX1 3RH, England
[4] Univ Coll London UCL, Dept Phys & Astron, London WC1E 6BT, England
[5] Univ Wisconsin Madison, Dept Phys, Madison, WI 53706 USA
[6] Univ Michigan, Randall Lab Phys, Ann Arbor, MI 48109 USA
[7] Imperial Coll London, Dept Phys, Blackett Lab, London SW7 2AZ, England
[8] Univ Maryland, Dept Phys, College Pk, MD 20742 USA
[9] Brown Univ, Dept Phys, Providence, RI 02912 USA
[10] Univ Calif Santa Barbara, Dept Phys, Santa Barbara, CA 93106 USA
[11] Univ Liverpool, Dept Phys, Liverpool L69 7ZE, England
[12] Lawrence Berkeley Natl Lab LBNL, Berkeley, CA 94720 USA
[13] Univ Calif Berkeley, Dept Phys, Berkeley, CA 94720 USA
[14] SUNY Albany, Dept Phys, Albany, NY 12222 USA
[15] Univ Calif Davis, Dept Phys, Davis, CA 95616 USA
[16] STFC Rutherford Appleton Lab RAL, Didcot OX11 0QX, England
[17] Univ Coimbra, Lab Instrumentacao Fis Expt Particulas LIP, P-3004516 Coimbra, Portugal
[18] Penn State Univ, Dept Phys, University Pk, PA 16802 USA
[19] Royal Holloway Univ London, Dept Phys, Egham TW20 0EX, England
[20] South Dakota Sch Mines & Technol, Rapid City, SD 57701 USA
[21] Univ Rochester, Dept Phys & Astron, Rochester, NY 14627 USA
[22] Fermi Natl Accelerator Lab FNAL, Batavia, IL 60510 USA
[23] Northwestern Univ, Dept Phys & Astron, Evanston, IL 60208 USA
[24] Univ Bristol, HH Wills Phys Lab, Bristol BS8 1TL, England
[25] Brookhaven Natl Lab BNL, Upton, NY 11973 USA
[26] Univ Massachusetts, Dept Phys, Amherst, MA 01003 USA
[27] South Dakota Sci & Technol Author SDSTA, Sanford Underground Res Facil, Lead, SD 57754 USA
[28] Univ Calif Los Angeles, Dept Phys & Astron, Los Angeles, CA 90095 USA
[29] Univ Sheffield, Dept Phys & Astron, Sheffield S3 7RH, England
[30] Univ Edinburgh, Sch Phys & Astron, SUPA, Edinburgh EH9 3FD, Scotland
[31] IBS Ctr Underground Phys CUP, Daejeon, South Korea
[32] Lawrence Livermore Natl Lab LLNL, Livermore, CA 94550 USA
[33] Vatican Observ, Castel Gandolfo, V-00120 Castel Gandolfo, Vatican City St, Vatican
[34] Black Hills State Univ, Sch Nat Sci, Spearfish, SD 57799 USA
[35] Univ Alabama, Dept Phys & Astron, Tuscaloosa, AL 35487 USA
[36] Texas A&M Univ, Dept Phys & Astron, College Stn, TX 77843 USA
基金
美国国家科学基金会; 英国科学技术设施理事会;
关键词
NUCLEAR-DATA SHEETS; XENON DETECTORS;
D O I
10.1103/PhysRevD.108.012010
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
The LUX-ZEPLIN experiment recently reported limits on WIMP-nucleus interactions from its initial science run, down to 9.2 x 10-48 cm2 for the spin-independent interaction of a 36 GeV/c2 WIMP at 90% confidence level. In this paper, we present a comprehensive analysis of the backgrounds important for this result and for other upcoming physics analyses, including neutrinoless double-beta decay searches and effective field theory interpretations of LUX-ZEPLIN data. We confirm that the in-situ determinations of bulk and fixed radioactive backgrounds are consistent with expectations from the ex-situ assays. The observed background rate after WIMP search criteria were applied was (6.3 & PLUSMN; 0.5) x 10-5 events/keVee/kg/day in the low-energy region, approximately 60 times lower than the equivalent rate reported by the LUX experiment.
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Fruth, T. ;
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Ghag, C. ;
Gilchriese, M. G. D. ;
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