Simultaneous measurement of the light and charge response of liquid xenon to low-energy nuclear recoils at multiple electric fields

被引：15

作者：

Aprile, E. ^{[1
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Anthony, M. ^{[1
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Lin, Q. ^{[1
]}

Greene, Z. ^{[1
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de Perio, P. ^{[1
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Gao, F. ^{[1
]}

Howlett, J. ^{[1
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Plante, G. ^{[1
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Zhang, Y. ^{[1
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Zhu, T. ^{[1
]}

机构：

[1] Columbia Univ, Dept Phys, 538 W 120th St, New York, NY 10027 USA

来源：

PHYSICAL REVIEW D | 2018年 / 98卷 / 11期

基金：

美国国家科学基金会;

关键词：

SCINTILLATION; IONIZATION; ARGON;

D O I：

10.1103/PhysRevD.98.112003

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Dual-phase liquid xenon (LXe) detectors lead the direct search for particle dark matter. Understanding the signal production process of nuclear recoils in LXe is essential for the interpretation of LXe based dark matter searches. Up to now, only two experiments have simultaneously measured both the light and charge yield at different electric fields, neither of which attempted to evaluate the processes leading to light and charge production. In this paper, results from a neutron calibration of liquid xenon with simultaneous light and charge detection are presented for nuclear recoil energies from 3-74 keV, at electric fields of 0.19, 0.49, and 1.02 kV/cm. No significant field dependence of the yields is observed.

引用

页数：12

共 35 条

[1] 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

[2] Improved Limits on Scattering of Weakly Interacting Massive Particles from Reanalysis of 2013 LUX Data [J].

Akerib, D. S. ;

Araujo, H. M. ;

Bai, X. ;

Bailey, A. J. ;

Balajthy, J. ;

Beltrame, P. ;

Bernard, E. P. ;

Bernstein, A. ;

Biesiadzinski, T. P. ;

Boulton, E. M. ;

Bradley, A. ;

Bramante, R. ;

Cahn, S. B. ;

Carmona-Benitez, M. C. ;

Chan, C. ;

Chapman, J. J. ;

Chiller, A. A. ;

Chiller, C. ;

Currie, A. ;

Cutter, J. E. ;

Davison, T. J. R. ;

de Viveiros, L. ;

Dobi, A. ;

Dobson, J. E. Y. ;

Druszkiewicz, E. ;

Edwards, B. N. ;

Faham, C. H. ;

Fiorucci, S. ;

Gaitskell, R. J. ;

Gehman, V. M. ;

Ghag, C. ;

Gibson, K. R. ;

Gilchriese, M. G. D. ;

Hall, C. R. ;

Hanhardt, M. ;

Haselschwardt, S. J. ;

Hertel, S. A. ;

Hogan, D. P. ;

Horn, M. ;

Huang, D. Q. ;

Ignarra, C. M. ;

Ihm, M. ;

Jacobsen, R. G. ;

Ji, W. ;

Kazkaz, K. ;

Khaitan, D. ;

Knoche, R. ;

Larsen, N. A. ;

Lee, C. ;

Lenardo, B. G. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2016, 116 (16)

[3]

Akerib D. S., 2017, ASTROPART PHYS, V96, DOI DOI 10.1016/J.ASTROPARTPHYS.2017.09.002

[4] Characterization of photomultiplier tubes with a realistic model through GPU-boosted simulation [J].

Anthony, M. ;

Aprile, E. ;

Grandi, L. ;

Lin, Q. ;

Saldanha, R. .

JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2018, 13

[5] Simultaneous measurement of ionization and scintillation from nuclear recoils in liquid xenon for a dark matter experiment [J].

Aprile, E. ;

Dahl, C. E. ;

de Viveiros, L. ;

Gaitskell, R. J. ;

Giboni, K. L. ;

Kwong, J. ;

Majewski, P. ;

Ni, K. ;

Shutt, T. ;

Yamashita, M. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2006, 97 (08)

[6] Scintillation response of liquid xenon to low energy nuclear recoils [J].

Aprile, E ;

Giboni, KL ;

Majewski, P ;

Ni, K ;

Yamashita, M ;

Hasty, R ;

Manzur, A ;

McKinsey, DN .

PHYSICAL REVIEW D, 2005, 72 (07)

[7] Dark Matter Search Results from a One Ton-Year Exposure of XENON1T [J].

Aprile, E. ;

Aalbers, J. ;

Agostini, F. ;

Alfonsi, M. ;

Althueser, L. ;

Amaro, F. D. ;

Anthony, M. ;

Arneodo, F. ;

Baudis, L. ;

Bauermeister, B. ;

Benabderrahmane, M. L. ;

Berger, T. ;

Breur, P. A. ;

Brown, A. ;

Brown, E. ;

Bruenner, S. ;

Bruno, G. ;

Budnik, R. ;

Capelli, C. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Cichon, D. ;

Coderre, D. ;

Colijn, A. P. ;

Conrad, J. ;

Cussonneau, J. P. ;

Decowski, M. P. ;

de Perio, P. ;

Di Gangi, P. ;

Di Giovanni, A. ;

Diglio, S. ;

Elykov, A. ;

Eurin, G. ;

Fei, J. ;

Ferella, A. D. ;

Fieguth, A. ;

Fulgione, W. ;

Rosso, A. Gallo ;

Galloway, M. ;

Gao, F. ;

Garbini, M. ;

Geis, C. ;

Grandi, L. ;

Greene, Z. ;

Qiu, H. ;

Hasterok, C. ;

Hogenbirk, E. ;

Howlett, J. ;

Itay, R. ;

Joerg, F. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 121 (11)

[8] Signal yields of keV electronic recoils and their discrimination from nuclear recoils in liquid xenon [J].

Aprile, E. ;

Aalbers, J. ;

Agostini, F. ;

Alfonsi, M. ;

Amaro, F. D. ;

Anthony, M. ;

Arneodo, F. ;

Barrow, P. ;

Baudis, L. ;

Bauermeister, B. ;

Benabderrahmane, M. L. ;

Berger, T. ;

Breur, P. A. ;

Brown, A. ;

Brown, E. ;

Bruenner, S. ;

Bruno, G. ;

Budnik, R. ;

Buetikofer, L. ;

Calven, J. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Cervantes, M. ;

Cichon, D. ;

Coderre, D. ;

Colijn, A. P. ;

Conrad, J. ;

Cussonneau, J. P. ;

Decowski, M. P. ;

de Perio, P. ;

Di Gangi, P. ;

Di Giovanni, A. ;

Diglio, S. ;

Eurin, G. ;

Fei, J. ;

Ferella, A. D. ;

Fieguth, A. ;

Fulgione, W. ;

Rosso, A. Gallo ;

Galloway, M. ;

Gao, F. ;

Garbini, M. ;

Geis, C. ;

Goetzke, L. W. ;

Grandi, L. ;

Greene, Z. ;

Grignon, C. ;

Hasterok, C. ;

Hogenbirk, E. ;

Howlett, J. ;

Itay, R. .

PHYSICAL REVIEW D, 2018, 97 (09)

[9]

Aprile E, 2017, EUR PHYS J C, V77, DOI 10.1140/epjc/s10052-017-5326-3

[10] First Dark Matter Search Results from the XENON1T Experiment [J].

Aprile, E. ;

Aalbers, J. ;

Agostini, F. ;

Alfonsi, M. ;

Amaro, F. D. ;

Anthony, M. ;

Arneodo, F. ;

Barrow, P. ;

Baudis, L. ;

Bauermeister, B. ;

Benabderrahmane, M. L. ;

Berger, T. ;

Breur, P. A. ;

Brown, A. ;

Brown, E. ;

Bruenner, S. ;

Bruno, G. ;

Budnik, R. ;

Buetikofer, L. ;

Calven, J. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Cervantes, M. ;

Cichon, D. ;

Coderre, D. ;

Colijn, A. P. ;

Conrad, J. ;

Cussonneau, J. P. ;

Decowski, M. P. ;

de Perio, P. ;

Di Gangi, P. ;

Di Giovanni, A. ;

Diglio, S. ;

Eurin, G. ;

Fei, J. ;

Ferella, A. D. ;

Fieguth, A. ;

Fulgione, W. ;

Rosso, A. Gallo ;

Galloway, M. ;

Gao, F. ;

Garbini, M. ;

Gardner, R. ;

Geis, C. ;

Goetzke, L. W. ;

Grandi, L. ;

Greene, Z. ;

Grignon, C. ;

Hasterok, C. ;

Hogenbirk, E. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 119 (18)

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