Initial performance of the COSINE-100 experiment

被引:93
作者
Adhikari, G. [1 ]
Adhikari, P. [1 ]
de Souza, E. Barbosa [2 ]
Carlin, N. [3 ]
Choi, S. [4 ]
Choi, W. Q. [5 ,16 ]
Djamal, M. [6 ]
Ezeribe, A. C. [7 ]
Ha, C. [8 ]
Hahn, I. S. [9 ]
Hubbard, A. J. F. [2 ,17 ]
Jeon, E. J. [8 ]
Jo, J. H. [2 ]
Joo, H. W. [4 ]
Kang, W. G. [8 ]
Kang, W. [10 ]
Kauer, M. [11 ,12 ]
Kim, B. H. [8 ]
Kim, H. [8 ]
Kim, H. J. [13 ]
Kim, K. W. [8 ]
Kim, M. C. [10 ,18 ]
Kim, N. Y. [8 ]
Kim, S. K. [4 ]
Kim, Y. D. [1 ,8 ]
Kim, Y. H. [8 ,14 ]
Kudryavtsev, V. A. [7 ]
Lee, H. S. [8 ]
Lee, J. [8 ]
Lee, J. Y. [13 ]
Lee, M. H. [8 ]
Leonard, D. S. [8 ]
Lim, K. E. [2 ]
Lynch, W. A. [7 ]
Maruyama, R. H. [2 ]
Mouton, F. [7 ]
Olsen, S. L. [8 ]
Park, H. K. [8 ]
Park, H. S. [14 ]
Park, J. S. [8 ,19 ]
Park, K. S. [8 ]
Pettus, W. [2 ,20 ]
Pierpoint, Z. P. [2 ]
Prihtiadi, H. [6 ]
Ra, S. [8 ]
Rogers, F. R. [2 ,21 ]
Rott, C. [10 ]
Scarff, A. [7 ,22 ]
Spooner, N. J. C. [7 ]
Thompson, W. G. [2 ]
机构
[1] Sejong Univ, Dept Phys, Seoul 05006, South Korea
[2] Yale Univ, Dept Phys, New Haven, CT 06520 USA
[3] Univ Sao Paulo, Inst Phys, BR-05508090 Sao Paulo, Brazil
[4] Seoul Natl Univ, Dept Phys & Astron, Seoul 08826, South Korea
[5] Korea Inst Sci & Technol Informat, Daejeon 34141, South Korea
[6] Bandung Inst Technol, Dept Phys, Bandung 40132, Indonesia
[7] Univ Sheffield, Dept Phys & Astron, Sheffield S3 7RH, S Yorkshire, England
[8] Inst for Basic Sci Korea, Ctr Underground Phys, Daejeon 34047, South Korea
[9] Ewha Womans Univ, Dept Sci Educ, Seoul 03760, South Korea
[10] Sungkyunkwan Univ, Dept Phys, Seoul 16419, South Korea
[11] Univ Wisconsin, Dept Phys, 1150 Univ Ave, 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] Korea Res Inst Stand & Sci, Daejeon 34113, South Korea
[15] Univ Illinois, Dept Phys, Urbana, IL 61801 USA
[16] KIT, Inst Expt Kernphys, D-76344 Eggenstein Leopoldshafen, Germany
[17] Northwestern Univ, Dept Phys & Astron, Evanston, IL 60208 USA
[18] Chiba Univ, Dept Phys, Chiba 2638522, Japan
[19] High Energy Accelerator Res Org KEK, Ibaraki 3191106, Japan
[20] Univ Washington, Dept Phys, Ctr Expt Nucl Phys & Astrophys, Seattle, WA 98195 USA
[21] MIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
[22] Univ British Columbia, Dept Phys & Astron, Vancouver, BC V6T 1Z1, Canada
来源
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C | 2018年 / 78卷 / 02期
基金
巴西圣保罗研究基金会; 美国国家科学基金会;
关键词
DARK-MATTER CANDIDATES; ANNUAL MODULATION; LIQUID SCINTILLATOR; NAI(TL) CRYSTALS; WIMP SEARCH; BACKGROUNDS;
D O I
10.1140/epjc/s10052-018-5590-x
中图分类号
O412 [相对论、场论]; O572.2 [粒子物理学];
学科分类号
摘要
COSINE is a dark matter search experiment based on an array of lowbackground NaI(Tl) crystals located at the Yangyang underground laboratory. The assembly of COSINE-100 was completed in the summer of 2016 and the detector is currently collecting physics quality data aimed at reproducing the DAMA/LIBRA experiment that reported an annual modulation signal. Stable operation has been achieved and will continue for at least 2 years. Here, we describe the design of COSINE-100, including the shielding arrangement, the configuration of the NaI(Tl) crystal detection elements, the veto systems, and the associated operational systems, and we show the current performance of the experiment.
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Villar, J. A. ;
Villar, P. .
XIV INTERNATIONAL CONFERENCE ON TOPICS IN ASTROPARTICLE AND UNDERGROUND PHYSICS (TAUP 2015), PTS 1-7, 2016, 718
[12]   Preliminary results of ANAIS-25 [J].
Amare, J. ;
Cebrian, S. ;
Cuesta, C. ;
Garcia, E. ;
Ginestra, C. ;
Martinez, M. ;
Olivan, M. A. ;
Ortigoza, Y. ;
Ortiz de Solorzano, A. ;
Pobes, C. ;
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Sarsa, M. L. ;
Villar, J. A. ;
Villar, P. .
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2014, 742 :187-190
[13]   First Dark Matter Search Results from the XENON1T Experiment [J].
Aprile, E. ;
Aalbers, J. ;
Agostini, F. ;
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Amaro, F. D. ;
Anthony, M. ;
Arneodo, F. ;
Barrow, P. ;
Baudis, L. ;
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Berger, T. ;
Breur, P. A. ;
Brown, 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)
[14]   Search for Electronic Recoil Event Rate Modulation with 4 Years of XENON100 Data [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. ;
Franco, D. ;
Fulgione, W. ;
Rosso, A. Gallo ;
Galloway, M. ;
Gao, F. ;
Garbini, M. ;
Geis, C. ;
Goetzke, L. W. ;
Greene, Z. ;
Grignon, C. ;
Hasterok, C. ;
Hogenbirk, E. ;
Itay, R. ;
Kaminsky, B. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 118 (10)
[15]   Dark Matter Results from 225 Live Days of XENON100 Data [J].
Aprile, E. ;
Alfonsi, M. ;
Arisaka, K. ;
Arneodo, F. ;
Balan, C. ;
Baudis, L. ;
Bauermeister, B. ;
Behrens, A. ;
Beltrame, P. ;
Bokeloh, K. ;
Brown, E. ;
Bruno, G. ;
Budnik, R. ;
Cardoso, J. M. R. ;
Chen, W. -T. ;
Choi, B. ;
Cline, D. ;
Colijn, A. P. ;
Contreras, H. ;
Cussonneau, J. P. ;
Decowski, M. P. ;
Duchovni, E. ;
Fattori, S. ;
Ferella, A. D. ;
Fulgione, W. ;
Gao, F. ;
Garbini, M. ;
Ghag, C. ;
Giboni, K. -L. ;
Goetzke, L. W. ;
Grignon, C. ;
Gross, E. ;
Hampel, W. ;
Kaether, F. ;
Kish, A. ;
Lamblin, J. ;
Landsman, H. ;
Lang, R. F. ;
Le Calloch, M. ;
Levy, C. ;
Lim, K. E. ;
Lin, Q. ;
Lindemann, S. ;
Lindner, M. ;
Lopes, J. A. M. ;
Lung, K. ;
Undagoitia, T. Marrodan ;
Massoli, F. V. ;
Fernandez, A. J. Melgarejo ;
Meng, Y. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2012, 109 (18)
[16]   Cosmic-muon flux and annual modulation in Borexino at 3800 m water-equivalent depth [J].
Bellini, G. ;
Benziger, J. ;
Bick, D. ;
Bonfini, G. ;
Bravo, D. ;
Avanzini, M. Buizza ;
Caccianiga, B. ;
Cadonati, L. ;
Calaprice, F. ;
Carraro, C. ;
Cavalcante, P. ;
Chavarria, A. ;
Chepurnov, A. ;
D'Angelo, D. ;
Davini, S. ;
Derbin, A. ;
Etenko, A. ;
von Feilitzsch, F. ;
Fomenko, K. ;
Franco, D. ;
Galbiati, C. ;
Gazzana, S. ;
Ghiano, C. ;
Giammarchi, M. ;
Goeger-Neff, M. ;
Goretti, A. ;
Grandi, L. ;
Guardincerri, E. ;
Hagner, C. ;
Hardy, S. ;
Ianni, Aldo ;
Ianni, Andrea ;
Korablev, D. ;
Korga, G. ;
Koshio, Y. ;
Kryn, D. ;
Laubenstein, M. ;
Lewke, T. ;
Litvinovich, E. ;
Loer, B. ;
Lombardi, F. ;
Lombardi, P. ;
Ludhova, L. ;
Machulin, I. ;
Manecki, S. ;
Maneschg, W. ;
Manuzio, G. ;
Meindl, Q. ;
Meroni, E. ;
Miramonti, L. .
JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2012, (05)
[17]   The DAMA/LIBRA apparatus [J].
Bernabei, R. ;
Belli, P. ;
Busstti, A. ;
Cappella, F. ;
Cerulli, R. ;
Dai, C. J. ;
d'Angelo, A. ;
He, H. L. ;
Incicchitti, A. ;
Kuang, H. H. ;
Ma, J. M. ;
Mattei, A. ;
Montecchia, F. ;
Nozzoli, F. ;
Prosperi, D. ;
Sheng, X. D. ;
Ye, Z. P. .
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2008, 592 (03) :297-315
[18]   Search for WIMP annual modulation signature: Results from DAMA/NaI-3 and DAMA/NaI-4 and the global combined analysis [J].
Bernabei, R ;
Belli, P ;
Cerulli, R ;
Montecchia, F ;
Amato, M ;
Ignesti, G ;
Incicchitti, A ;
Prosperi, D ;
Dai, CJ ;
He, HL ;
Kuang, HH ;
Ma, JM .
PHYSICS LETTERS B, 2000, 480 (1-2) :23-31
[19]   Final model independent result of DAMA/LIBRA-phase1 [J].
Bernabei, R. ;
Belli, P. ;
Cappella, F. ;
Caracciolo, V. ;
Castellano, S. ;
Cerulli, R. ;
Dai, C. J. ;
d'Angelo, A. ;
d'Angelo, S. ;
Di Marco, A. ;
He, H. L. ;
Incicchitti, A. ;
Kuang, H. H. ;
Ma, X. H. ;
Montecchia, F. ;
Prosperi, D. ;
Sheng, X. D. ;
Wang, R. G. ;
Ye, Z. P. .
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 2013, 73 (12) :1-11
[20]   Performances of the new high quantum efficiency PMTs in DAMA/LIBRA [J].
Bernabei, R. ;
Belli, P. ;
Bussolotti, A. ;
Cappella, F. ;
Caracciolo, V. ;
Casalboni, M. ;
Cerulli, R. ;
Dai, C. J. ;
d'Angelo, A. ;
Di Marco, A. ;
He, H. L. ;
Incicchitti, A. ;
Kuang, H. H. ;
Laubenstein, M. ;
Ma, X. H. ;
Mattei, A. ;
Montecchia, F. ;
Palazzesi, C. ;
Prosposito, P. ;
Sheng, X. D. ;
Wang, R. G. ;
Ye, Z. P. .
JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2012, 7