Search for bosonic super-weakly interacting massive particles at COSINE-100

被引:6
作者
Adhikari, G. [1 ,2 ]
Carlin, N. [3 ]
Choi, J. J. [4 ,5 ]
Choi, S. [4 ]
Ezeribe, A. C. [6 ]
Franca, L. E. [3 ]
Ha, C. [7 ]
Hahn, I. S. [8 ,9 ,10 ]
Hollick, S. J. [1 ,2 ]
Jeon, E. J. [5 ]
Jo, J. H. [1 ,2 ]
Joo, H. W. [4 ]
Kang, W. G. [5 ]
Kauer, M. [11 ,12 ]
Kim, B. H. [5 ]
Kim, H. J. [13 ]
Kim, J. [7 ]
Kim, K. W. [5 ]
Kim, S. H. [5 ]
Kim, S. K. [4 ]
Kim, W. K. [10 ]
Kim, Y. D. [10 ,14 ]
Kim, Y. H. [10 ,15 ]
Ko, Y. J. [5 ]
Lee, D. H. [13 ]
Lee, E. K.
Lee, H. [10 ]
Lee, H. S.
Lee, H. Y. [5 ]
Lee, I. S. [5 ]
Lee, J. [5 ]
Lee, J. Y. [13 ]
Lee, M. H. [5 ]
Lee, S. H. [5 ]
Lee, S. M. [4 ]
Lee, Y. J. [7 ]
Leonard, D. S. [5 ]
Luan, N. T. [13 ]
Manzato, B. B. [3 ]
Maruyama, R. H. [1 ,2 ]
Neal, R. J. [6 ]
Nikkel, J. A. [1 ,2 ]
Olsen, S. L. [5 ]
Park, B. J. [5 ,10 ]
Park, H. K. [16 ]
Park, H. S. [15 ]
Park, K. S. [5 ]
Park, S. D. [13 ]
Pitta, R. L. C. [3 ]
Prihtiadi, H. [5 ]
机构
[1] Yale Univ, Dept Phys, New Haven, CT 06520 USA
[2] Yale Univ, Wright Lab, New Haven, CT 06520 USA
[3] Univ Sao Paulo, Phys Inst, BR-05508090 Sao Paulo, Brazil
[4] Seoul Natl Univ, Dept Phys & Astron, Seoul 08826, South Korea
[5] Inst Basic Sci IBS, Ctr Underground Phys, Daejeon 34126, South Korea
[6] Univ Sheffield, Dept Phys & Astron, Sheffield S3 7RH, England
[7] Chung Ang Univ, Dept Phys, Seoul 06973, South Korea
[8] Ewha Womans Univ, Dept Sci Educ, Seoul 03760, South Korea
[9] Inst Basic Sci IBS, Ctr Exot Nucl Studies, Daejeon 34126, South Korea
[10] Univ Sci & Technol UST, IBS Sch, Daejeon 34113, South Korea
[11] Univ Wisconsin, Dept Phys, Madison, WI 53706 USA
[12] Univ Wisconsin, Wisconsin IceCube Particle Astrophys Ctr, Madison, WI 53706 USA
[13] Kyungpook Natl Univ, Dept Phys, Daegu 41566, South Korea
[14] Sejong Univ, Dept Phys, Seoul 05006, South Korea
[15] Korea Res Inst Stand & Sci, Daejeon 34113, South Korea
[16] Korea Univ, Dept Accelerator Sci, Sejong Campus, Sejong 30019, South Korea
[17] Sungkyunkwan Univ, Dept Phys, Suwon 16419, South Korea
[18] Univ Utah, Dept Phys & Astron, Salt Lake City, UT 84112 USA
[19] Univ Calif San Diego, Dept Phys, La Jolla, CA 92093 USA
关键词
DARK-MATTER SEARCH; PERFORMANCE; CANDIDATES; PHYSICS;
D O I
10.1103/PhysRevD.108.L041301
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
We present results of a search for bosonic super-weakly interacting massive particles (BSW) as keV scale dark matter candidates that is based on an exposure of 97.7 kg & BULL; year from the COSINE experiment. In this search, we employ, for the first time, Compton-like as well as absorption processes for pseudoscalar and vector BSWs. No evidence for BSWs is found in the mass range from 10 keV/c2 to 1 MeV/c2, and we present the exclusion limits on the dimensionless coupling constants to electrons gae for pseudoscalar and & kappa; for vector BSWs at 90% confidence level. Our results show that these limits are improved by including the Compton-like process in masses of BSW, above O(100 keV/c2).
引用
收藏
页数:6
相关论文
共 41 条
[1]   Search for Bosonic Superweakly Interacting Massive Dark Matter Particles with the XMASS-I Detector [J].
Abe, K. ;
Hieda, K. ;
Hiraide, K. ;
Hirano, S. ;
Kishimoto, Y. ;
Ichimura, K. ;
Kobayashi, K. ;
Moriyama, S. ;
Nakagawa, K. ;
Nakahata, M. ;
Ogawa, H. ;
Oka, N. ;
Sekiya, H. ;
Shinozaki, A. ;
Suzuki, Y. ;
Takeda, A. ;
Takachio, O. ;
Umemoto, D. ;
Yamashita, M. ;
Yang, B. S. ;
Tasaka, S. ;
Liu, J. ;
Martens, K. ;
Hosokawa, K. ;
Miuchi, K. ;
Murata, A. ;
Onishi, Y. ;
Otsuka, Y. ;
Takeuchi, Y. ;
Kim, Y. H. ;
Lee, K. B. ;
Lee, M. K. ;
Lee, J. S. ;
Fukuda, Y. ;
Itow, Y. ;
Masuda, K. ;
Takiya, H. ;
Uchida, H. ;
Kim, N. Y. ;
Kim, Y. D. ;
Kusaba, F. ;
Nishijima, K. ;
Fujii, K. ;
Murayama, I. ;
Nakamura, S. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2014, 113 (12)
[2]   New Limits on Bosonic Dark Matter, Solar Axions, Pauli Exclusion Principle Violation, and Electron Decay from the MAJORANA DEMONSTRATOR [J].
Abgrall, N. ;
Arnquist, I. J. ;
Avignone, F. T., III ;
Barabash, A. S. ;
Bertrand, F. E. ;
Bradley, A. W. ;
Brudanin, V. ;
Busch, M. ;
Buuck, M. ;
Caldwell, T. S. ;
Chan, Y. -D. ;
Christofferson, C. D. ;
Chu, P. -H. ;
Cuesta, C. ;
Detwiler, J. A. ;
Dunagan, C. ;
Efremenko, Yu. ;
Ejiri, H. ;
Elliott, S. R. ;
GiIliss, T. ;
Giovanetti, G. K. ;
Goett, J. ;
Green, M. P. ;
Gruszko, J. ;
Guinn, I. S. ;
Guiseppe, V. E. ;
Haute, C. R. S. ;
Henning, R. ;
Hoppe, E. W. ;
Howard, S. ;
Howe, M. A. ;
Jasinski, B. R. ;
Keeter, K. J. ;
Kidd, M. F. ;
Konovalov, S. I. ;
Kouzes, R. T. ;
Lopez, A. M. ;
MacMullin, J. ;
Martin, R. D. ;
Massarczyk, R. ;
Meijer, S. J. ;
Mertens, S. ;
O'Shaughnessy, C. ;
Poon, A. W. P. ;
Radford, D. C. ;
Rager, J. ;
Reine, A. L. ;
Rielage, K. ;
Robertson, R. G. H. ;
Shanks, B. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 118 (16)
[3]   Planck 2015 results XXIII. The thermal Sunyaev-Zeldovich effect-cosmic infrared background correlation [J].
Ade, P. A. R. ;
Aghanim, N. ;
Arnaud, M. ;
Aumont, J. ;
Baccigalupi, C. ;
Banday, A. J. ;
Barreiro, R. B. ;
Bartlett, J. G. ;
Bartolo, N. ;
Battaner, E. ;
Benabed, K. ;
Benoit-Levy, A. ;
Bernard, J. -P. ;
Bersanelli, M. ;
Bielewicz, P. ;
Bock, J. J. ;
Bonaldi, A. ;
Bonavera, L. ;
Bond, J. R. ;
Borrill, J. ;
Bouchet, F. R. ;
Burigana, C. ;
Butler, R. C. ;
Calabrese, E. ;
Catalano, A. ;
Chamballu, A. ;
Chiang, H. C. ;
Christensen, P. R. ;
Churazov, E. ;
Clements, D. L. ;
Colombo, L. P. L. ;
Combet, C. ;
Comis, B. ;
Couchot, F. ;
Coulais, A. ;
Crill, B. P. ;
Curto, A. ;
Cuttaia, F. ;
Danese, L. ;
Davies, R. D. ;
Davis, R. J. ;
de Bernardis, P. ;
de Rosa, A. ;
de Zotti, G. ;
Delabrouille, J. ;
Dickinson, C. ;
Diego, J. M. ;
Dole, H. ;
Donzelli, S. ;
Dore, O. .
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2016, 594
[4]   Background modeling for dark matter search with 1.7 years of COSINE-100 data [J].
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. .
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 2021, 81 (09)
[5]   The COSINE-100 liquid scintillator veto system [J].
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. .
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2021, 1006
[6]   Lowering the energy threshold in COSINE-100 dark matter searches [J].
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. ;
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. .
ASTROPARTICLE PHYSICS, 2021, 130
[7]   Initial performance of the COSINE-100 experiment [J].
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. .
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 2018, 78 (02)
[8]   GEANT4-a simulation toolkit [J].
Agostinelli, S ;
Allison, J ;
Amako, K ;
Apostolakis, J ;
Araujo, H ;
Arce, P ;
Asai, M ;
Axen, D ;
Banerjee, S ;
Barrand, G ;
Behner, F ;
Bellagamba, L ;
Boudreau, J ;
Broglia, L ;
Brunengo, A ;
Burkhardt, H ;
Chauvie, S ;
Chuma, J ;
Chytracek, R ;
Cooperman, G ;
Cosmo, G ;
Degtyarenko, P ;
Dell'Acqua, A ;
Depaola, G ;
Dietrich, D ;
Enami, R ;
Feliciello, A ;
Ferguson, C ;
Fesefeldt, H ;
Folger, G ;
Foppiano, F ;
Forti, A ;
Garelli, S ;
Giani, S ;
Giannitrapani, R ;
Gibin, D ;
Cadenas, JJG ;
González, I ;
Abril, GG ;
Greeniaus, G ;
Greiner, W ;
Grichine, V ;
Grossheim, A ;
Guatelli, S ;
Gumplinger, P ;
Hamatsu, R ;
Hashimoto, K ;
Hasui, H ;
Heikkinen, A ;
Howard, A .
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2003, 506 (03) :250-303
[9]   First Search for Bosonic Superweakly Interacting Massive Particles with Masses up to 1 MeV/c2 with GERDA [J].
Agostini, M. ;
Bakalyarov, A. M. ;
Balata, M. ;
Barabanov, I ;
Baudis, L. ;
Bauer, C. ;
Bellotti, E. ;
Belogurov, S. ;
Bettini, A. ;
Bezrukov, L. ;
Borowicz, D. ;
Bossio, E. ;
Bothe, V ;
Brudanin, V ;
Brugnera, R. ;
Caldwell, A. ;
Cattadori, C. ;
Chernogorov, A. ;
Comellato, T. ;
D'Andrea, V ;
Demidova, E., V ;
Di Marco, N. ;
Doroshkevich, E. ;
Egorov, V ;
Fischer, F. ;
Fomina, M. ;
Gangapshev, A. ;
Garfagnini, A. ;
Gooch, C. ;
Grabmayr, P. ;
Gurentsov, V ;
Gusev, K. ;
Hakenmueller, J. ;
Hemmer, S. ;
Hiller, R. ;
Hofmann, W. ;
Hult, M. ;
Inzhechik, L., V ;
Csathy, J. Janicsko ;
Jochum, J. ;
Junker, M. ;
Kazalov, V ;
Kermaiedic, Y. ;
Khushbakht, H. ;
Kihm, T. ;
Kirpichnikov, I., V ;
Klimenko, A. ;
Kneissl, R. ;
Knoepfle, K. T. ;
Kochetov, O. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2020, 125 (01)
[10]   Direct detection constraints on dark photon dark matter [J].
An, Haipeng ;
Pospelov, Maxim ;
Pradler, Josef ;
Ritz, Adam .
PHYSICS LETTERS B, 2015, 747 :331-338