Dark Matter Search Results from a One Ton-Year Exposure of XENON1T

被引:1637
作者
Aprile, E. [1 ]
Aalbers, J. [2 ,3 ]
Agostini, F. [4 ,5 ]
Alfonsi, M. [6 ]
Althueser, L. [7 ]
Amaro, F. D. [8 ]
Anthony, M. [1 ]
Arneodo, F. [9 ]
Baudis, L. [10 ]
Bauermeister, B. [11 ]
Benabderrahmane, M. L. [9 ]
Berger, T. [12 ]
Breur, P. A. [2 ,3 ]
Brown, A. [2 ,3 ,10 ]
Brown, A. [2 ,3 ,10 ]
Brown, E. [12 ]
Bruenner, S. [13 ]
Bruno, G. [9 ]
Budnik, R. [14 ]
Capelli, C. [10 ]
Cardoso, J. M. R. [8 ]
Cichon, D. [13 ]
Coderre, D. [15 ]
Colijn, A. P. [2 ,3 ]
Conrad, J. [11 ]
Cussonneau, J. P. [16 ]
Decowski, M. P. [2 ,3 ]
de Perio, P. [1 ]
Di Gangi, P. [4 ,5 ]
Di Giovanni, A. [9 ]
Diglio, S. [16 ]
Elykov, A. [15 ]
Eurin, G. [13 ]
Fei, J. [17 ]
Ferella, A. D. [11 ]
Fieguth, A. [7 ]
Fulgione, W. [18 ,19 ,20 ,21 ]
Rosso, A. Gallo [18 ,19 ]
Galloway, M. [10 ]
Gao, F. [1 ]
Garbini, M. [4 ,5 ]
Geis, C. [6 ]
Grandi, L. [22 ,23 ]
Greene, Z. [1 ]
Qiu, H. [14 ]
Hasterok, C. [13 ]
Hogenbirk, E. [2 ,3 ]
Howlett, J. [1 ]
Itay, R. [14 ]
Joerg, F. [13 ]
机构
[1] Columbia Univ, Dept Phys, 538 W 120th St, New York, NY 10027 USA
[2] Nikhef, Sci Pk, NL-1098 XG Amsterdam, Netherlands
[3] Univ Amsterdam, Sci Pk, NL-1098 XG Amsterdam, Netherlands
[4] Univ Bologna, Dept Phys & Astron, I-40126 Bologna, Italy
[5] INFN Bologna, I-40126 Bologna, Italy
[6] Johannes Gutenberg Univ Mainz, Inst Phys & Exzellenzcluster PRISMA, D-55099 Mainz, Germany
[7] Westfalische Wilhelms Univ Munster, Inst Kernphys, D-48149 Munster, Germany
[8] Univ Coimbra, Dept Phys, LIBPhys, P-3004516 Coimbra, Portugal
[9] New York Univ Abu Dhabi, POB 129188, Abu Dhabi, U Arab Emirates
[10] Univ Zurich, Phys Inst, CH-8057 Zurich, Switzerland
[11] Stockholm Univ, AlbaNova, Dept Phys, Oskar Klein Ctr, SE-10691 Stockholm, Sweden
[12] Rensselaer Polytech Inst, Dept Phys Appl Phys & Astron, Troy, NY 12180 USA
[13] Max Planck Inst Kernphys, D-69117 Heidelberg, Germany
[14] Weizmann Inst Sci, Dept Particle Phys & Astrophys, IL-7610001 Rehovot, Israel
[15] Univ Freiburg, Phys Inst, D-79104 Freiburg, Germany
[16] Univ Nantes, IMT Atlantique, SUBATECH, CNRS,IN2P3, F-44307 Nantes, France
[17] Univ Calif San Diego, Dept Phys, La Jolla, CA 92093 USA
[18] INFN, Lab Nazl Gran Sasso, I-67100 Laquila, Italy
[19] Gran Sasso Sci Inst, I-67100 Laquila, Italy
[20] INFN Torino, I-10125 Turin, Italy
[21] Osservatorio Astrofis Torino, I-10125 Turin, Italy
[22] Univ Chicago, Dept Phys, Chicago, IL 60637 USA
[23] Univ Chicago, Kavli Inst Cosmol Phys, Chicago, IL 60637 USA
[24] Purdue Univ, Dept Phys & Astron, W Lafayette, IN 47907 USA
[25] Rice Univ, Dept Phys & Astron, Houston, TX 77005 USA
[26] Univ Paris Diderot, Univ Pierre & Marie Curie, LPNHE, CNRS,IN2P3, F-75252 Paris, France
[27] Univ Calif Los Angeles, Dept Phys & Astron, Los Angeles, CA 90095 USA
[28] Univ Bern, Albert Einstein Ctr Fundamental Phys, Bern, Switzerland
[29] Nagoya Univ, Kobayashi Maskawa Inst, Nagoya, Aichi, Japan
[30] Coimbra Polytech, ISEC, Coimbra, Portugal
基金
美国国家科学基金会; 瑞士国家科学基金会;
关键词
D O I
10.1103/PhysRevLett.121.111302
中图分类号
O4 [物理学];
学科分类号
0702 ;
摘要
We report on a search for weakly interacting massive particles (WIMPs) using 278.8 days of data collected with the XENON1T experiment at LNGS. XENON1T utilizes a liquid xenon time projection chamber with a fiducial mass of (1.30 +/- 0.01) ton, resulting in a 1.0 ton yr exposure. The energy region of interest, [1.4; 10.6] keV(ee) ([4.9; 40.9] keV(nr)), exhibits an ultralow electron recoil background rate of [82(-3)(+5) (syst) +/- 3 stat)] events/ton yr keV(ee)). No significant excess over background is found, and a profile likelihood analysis parametrized in spatial and energy dimensions excludes new parameter space for the WIMP-nucleon spin-independent elastic scatter cross section for WIMP masses above 6 GeV/c(2), with a minimum of 4.1 x 10(-47) cm(2) at 30 GeV/c(2) and a 90% confidence level.
引用
收藏
页数:8
相关论文
共 40 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]   Ultralow energy calibration of LUX detector using 127Xe electron capture [J].
Akerib, D. S. ;
Alsum, S. ;
Araujo, H. M. ;
Bai, X. ;
Bailey, A. J. ;
Balaithy, J. ;
Beltrame, P. ;
Bernard, E. P. ;
Bernstein, A. ;
Biesiadzinski, T. P. ;
Boulton, E. M. ;
Bras, P. ;
Byram, D. ;
Cahn, S. B. ;
Carmona-Benitez, M. C. ;
Chan, C. ;
Currie, A. ;
Cutter, J. E. ;
Davison, T. J. R. ;
Dobi, A. ;
Druszkiewicz, E. ;
Edwards, B. N. ;
Fallon, S. R. ;
Fan, A. ;
Fiorucci, S. ;
Gaitskell, R. J. ;
Genovesi, J. ;
Ghang, C. ;
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. ;
Jacobsen, R. G. ;
Ji, W. ;
Kamdin, K. ;
Kazkaz, K. ;
Khaitan, D. ;
Knoche, R. ;
Larsen, N. A. ;
Lenardo, B. G. ;
Lesko, K. T. ;
Lindote, A. ;
Lopes, M. I. ;
Manalaysay, A. ;
Mannino, R. L. .
PHYSICAL REVIEW D, 2017, 96 (11)
[3]   3D modeling of electric fields in the LUX detector [J].
Akerib, D. S. ;
Alsum, S. ;
Araujo, H. M. ;
Bai, X. ;
Bailey, A. J. ;
Balajthy, J. ;
Beltrame, P. ;
Bernard, E. P. ;
Bernstein, A. ;
Biesiadzinski, T. P. ;
Boulton, E. M. ;
Bras, P. ;
Byram, D. ;
Cahn, S. B. ;
Carmona-Benitez, M. C. ;
Chan, C. ;
Currie, A. ;
Cutter, J. E. ;
Davison, T. J. R. ;
Dobi, A. ;
Druszkiewicz, E. ;
Edwards, B. N. ;
Fallon, S. R. ;
Fan, A. ;
Fiorucci, S. ;
Gaitskell, R. J. ;
Genovesi, J. ;
Ghag, C. ;
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. ;
Jacobsen, R. G. ;
Ji, W. ;
Kamdin, K. ;
Kazkaz, K. ;
Khaitan, D. ;
Knoche, R. ;
Larsen, N. A. ;
Lenardo, B. G. ;
Lesko, K. T. ;
Lindote, A. ;
Lopes, M. I. ;
Manalaysay, A. ;
Mannino, R. L. .
JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2017, 12
[4]   Results from a Search for Dark Matter in the Complete LUX Exposure [J].
Akerib, D. S. ;
Alsum, S. ;
Araujo, H. M. ;
Bai, X. ;
Bailey, A. J. ;
Balajthy, J. ;
Beltrame, P. ;
Bernard, E. P. ;
Bernstein, A. ;
Biesiadzinski, T. P. ;
Boulton, E. M. ;
Bramante, R. ;
Bras, P. ;
Byram, D. ;
Cahn, S. B. ;
Carmona-Benitez, M. C. ;
Chan, C. ;
Chiller, A. A. ;
Chiller, C. ;
Currie, A. ;
Cutter, J. E. ;
Davison, T. J. R. ;
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. ;
Kamdin, K. ;
Kazkaz, K. ;
Khaitan, D. ;
Knoche, R. ;
Larsen, N. A. ;
Lee, C. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 118 (02)
[5]   Tritium calibration of the LUX dark matter experiment [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 D, 2016, 93 (07)
[6]   Observation of coherent elastic neutrino-nucleus scattering [J].
Akimov, D. ;
Albert, J. B. ;
An, P. ;
Awe, C. ;
Barbeau, P. S. ;
Becker, B. ;
Belov, V. ;
Brown, A. ;
Bolozdynya, A. ;
Cabrera-Palmer, B. ;
Cervantes, M. ;
Collar, J. I. ;
Cooper, R. J. ;
Cooper, R. L. ;
Cuesta, C. ;
Dean, D. J. ;
Detwiler, J. A. ;
Eberhardt, A. ;
Efremenko, Y. ;
Elliott, S. R. ;
Erkela, E. M. ;
Fabris, L. ;
Febbraro, M. ;
Fields, N. E. ;
Fox, W. ;
Fu, Z. ;
Galindo-Uribarri, A. ;
Green, M. P. ;
Hai, M. ;
Heath, M. R. ;
Hedges, S. ;
Hornback, D. ;
Hossbach, T. W. ;
Iverson, E. B. ;
Kaufman, L. J. ;
Ki, S. ;
Klein, S. R. ;
Khromov, A. ;
Konovalov, A. ;
Kremer, M. ;
Kumpan, A. ;
Leadbetter, C. ;
Li, L. ;
Lu, W. ;
Mann, K. ;
Markoff, D. M. ;
Miller, K. ;
Moreno, H. ;
Mueller, P. E. ;
Newby, J. .
SCIENCE, 2017, 357 (6356) :1123-+
[7]   Search for Majorana neutrinos with the first two years of EXO-200 data [J].
Albert, J. B. ;
Auty, D. J. ;
Barbeau, P. S. ;
Beauchamp, E. ;
Beck, D. ;
Belov, V. ;
Benitez-Medina, C. ;
Bonatt, J. ;
Breidenbach, M. ;
Brunner, T. ;
Burenkov, A. ;
Cao, G. F. ;
Chambers, C. ;
Chaves, J. ;
Cleveland, B. ;
Coon, M. ;
Craycraft, A. ;
Daniels, T. ;
Danilov, M. ;
Daugherty, S. J. ;
Davis, C. G. ;
Davis, J. ;
Devoe, R. ;
Delaquis, S. ;
Didberidze, T. ;
Dolgolenko, A. ;
Dolinski, M. J. ;
Dunford, M. ;
Fairbank, W., Jr. ;
Farine, J. ;
Feldmeier, W. ;
Fierlinger, P. ;
Fudenberg, D. ;
Giroux, G. ;
Gornea, R. ;
Graham, K. ;
Gratta, G. ;
Hall, C. ;
Herrin, S. ;
Hughes, M. ;
Jewell, M. J. ;
Jiang, X. S. ;
Johnson, A. ;
Johnson, T. N. ;
Johnston, S. ;
Karelin, A. ;
Kaufman, L. J. ;
Killick, R. ;
Koffas, T. ;
Kravitz, S. .
NATURE, 2014, 510 (7504) :229-234
[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]   Intrinsic backgrounds from Rn and Kr in the XENON100 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. ;
Geis, C. ;
Goetzke, L. W. ;
Greene, Z. ;
Grignon, C. ;
Hasterok, C. ;
Hogenbirk, E. ;
Itay, R. ;
Kaminsky, B. ;
Kazama, S. .
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 2018, 78 (02)
[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, 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)