Search for inelastic WIMP-iodine scattering with COSINE-100

被引:3
作者
Adhikari, G. [1 ,2 ]
Carlin, N. [3 ]
Cho, J. Y. [4 ]
Choi, J. J. [4 ,5 ]
Choi, S. [5 ]
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. [4 ,10 ]
Joo, H. W. [5 ]
Kang, W. G. [4 ]
Kauer, M. [11 ,12 ]
Kim, B. H. [4 ]
Kim, H. J. [13 ]
Kim, J. [7 ]
Kim, K. W. [4 ]
Kim, S. H. [4 ]
Kim, S. K.
Kim, S. W. [4 ]
Kim, W. K. [4 ,10 ]
Kim, Y. D. [4 ,10 ,14 ]
Kim, Y. H. [4 ,10 ,15 ]
Ko, Y. J. [4 ]
Lee, D. H. [13 ]
Lee, E. K. [4 ]
Lee, H. [4 ,10 ]
Lee, H. S. [4 ,10 ]
Lee, H. Y. [8 ]
Lee, I. S. [4 ]
Lee, J. [4 ]
Lee, J. Y. [13 ]
Lee, M. H. [4 ,10 ]
Lee, S. H. [4 ,10 ]
Lee, S. M. [5 ]
Lee, Y. J. [7 ]
Leonard, D. S. [4 ]
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. [4 ]
Park, B. J. [4 ,10 ]
Park, H. K. [16 ]
Park, H. S. [4 ,15 ]
Park, J. C. [17 ]
Park, K. S. [4 ]
Park, S. D. [13 ]
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] Inst Basic Sci IBS, Ctr Underground Phys, Daejeon 34126, South Korea
[5] Seoul Natl Univ, Dept Phys & Astron, Seoul 08826, South Korea
[6] Univ Sheffield, Dept Phys & Astron, Sheffield S3 7RH, England
[7] Chung Ang Univ, Dept Phys, Seoul 06973, South Korea
[8] Inst Basic Sci IBS, Ctr Exot Nucl Studies, Daejeon 34126, South Korea
[9] Ewha Womans Univ, Dept Sci Educ, Seoul 03760, 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 Educ, 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 30019, South Korea
[17] Chungnam Natl Univ, Dept Phys & IQS, Daejeon 34134, South Korea
[18] Univ Negeri Malang, Dept Phys, Malang 65145, Indonesia
[19] Sungkyunkwan Univ, Dept Phys, Suwon 16419, South Korea
[20] Univ Utah, Dept Phys & Astron, Salt Lake City, UT 84112 USA
[21] Univ Calif San Diego, Dept Phys, La Jolla, CA 92093 USA
基金
巴西圣保罗研究基金会; 英国科学技术设施理事会;
关键词
DARK-MATTER;
D O I
10.1103/PhysRevD.108.092006
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
We report the results of a search for inelastic scattering of weakly interacting massive particles (WIMPs) off 127I nuclei using NaI(Tl) crystals with a data exposure of 97.7 kg center dot years from the COSINE-100 experiment. The signature of inelastic WIMP -127I scattering is a nuclear recoil accompanied by a 57.6 keV gamma-ray from the prompt deexcitation, producing a more energetic signal compared to the typical WIMP nuclear recoil signal. We found no evidence for this inelastic scattering signature and set a 90% confidence level upper limit on the WIMP-proton spin-dependent, inelastic scattering cross section of 1.2 x 10-37 cm2 at the WIMP mass 500 GeV/c2.
引用
收藏
页数:8
相关论文
共 52 条
[1]   First Dark Matter Search Results from the LUX-ZEPLIN (LZ) Experiment [J].
Aalbers, J. ;
Akerib, D. S. ;
Akerlof, C. W. ;
Musalhi, A. K. Al ;
Alder, F. ;
Alqahtani, A. ;
Alsum, S. K. ;
Amarasinghe, C. S. ;
Ames, A. ;
Anderson, T. J. ;
Angelides, N. ;
Araujo, H. M. ;
Armstrong, J. E. ;
Arthurs, M. ;
Azadi, S. ;
Bailey, A. J. ;
Baker, A. ;
Balajthy, J. ;
Balashov, S. ;
Bang, J. ;
Bargemann, J. W. ;
Barry, M. J. ;
Barthel, J. ;
Bauer, D. ;
Baxter, A. ;
Beattie, K. ;
Belle, J. ;
Beltrame, P. ;
Bensinger, J. ;
Benson, T. ;
Bernard, E. P. ;
Bhatti, A. ;
Biekert, A. ;
Biesiadzinski, T. P. ;
Birch, H. J. ;
Birrittella, B. ;
Blockinger, G. M. ;
Boast, K. E. ;
Boxer, B. ;
Bramante, R. ;
Brew, C. A. J. ;
Bras, P. ;
Buckley, J. H. ;
V. Bugaev, V. ;
Burdin, S. ;
Busenitz, J. K. ;
Buuck, M. ;
Cabrita, R. ;
Carels, C. ;
Carlsmith, D. L. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2023, 131 (04)
[2]   The COSINE-100 data acquisition system [J].
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. .
JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2018, 13
[3]   Searching for low-mass dark matter via the Migdal effect in COSINE-100 [J].
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. .
PHYSICAL REVIEW D, 2022, 105 (04)
[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]   Search for a Dark Matter-Induced Annual Modulation Signal in NaI(Tl) with the COSINE-100 Experiment [J].
Adhikari, G. ;
Adhikari, P. ;
de Souza, E. Barbosa ;
Carlin, N. ;
Choi, S. ;
Djamal, M. ;
Ezeribe, A. C. ;
Ha, C. ;
Hahn, I. S. ;
Jeon, E. J. ;
Jo, J. H. ;
Joo, H. W. ;
Kang, W. G. ;
Kang, W. ;
Kauer, M. ;
Kim, G. S. ;
Kim, H. ;
Kim, H. J. ;
Kim, K. W. ;
Kim, N. Y. ;
Kim, S. K. ;
Kim, Y. D. ;
Kim, Y. H. ;
Ko, Y. J. ;
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, 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. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2019, 123 (03)
[8]   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)
[9]   Strong constraints from COSINE-100 on the DAMA dark matter results using the same sodium iodide target [J].
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. .
SCIENCE ADVANCES, 2021, 7 (46)
[10]   Background model for the NaI(Tl) crystals in COSINE-100 [J].
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. .
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 2018, 78 (06)