Dark matter direct-detection experiments

被引:279
作者
Undagoitia, Teresa Marrodan [1 ]
Rauch, Ludwig [1 ]
机构
[1] Max Planck Inst Kernphys, Saupfercheckweg 1, D-69117 Heidelberg, Germany
关键词
dark matter; dark matter searches; direct detection; ANNUAL MODULATION DATA; LARGE-SCALE STRUCTURE; LIQUID-XENON; OBSERVATIONAL EVIDENCE; COSMIC-RAYS; WIMP SEARCH; ION-PAIR; NUCLEAR; GALAXIES; LIMITS;
D O I
10.1088/0954-3899/43/1/013001
中图分类号
O57 [原子核物理学、高能物理学];
学科分类号
070202 ;
摘要
In recent decades, several detector technologies have been developed with the quest to directly detect dark matter interactions and to test one of the most important unsolved questions in modern physics. The sensitivity of these experiments has improved with a tremendous speed due to a constant development of the detectors and analysis methods, proving uniquely suited devices to solve the dark matter puzzle, as all other discovery strategies can only indirectly infer its existence. Despite the overwhelming evidence for dark matter from cosmological indications at small and large scales, clear evidence for a particle explaining these observations remains absent. This review summarises the status of direct dark matter searches, focusing on the detector technologies used to directly detect a dark matter particle producing recoil energies in the keV energy scale. The phenomenological signal expectations, main background sources, statistical treatment of data and calibration strategies are discussed.
引用
收藏
页数:60
相关论文
共 359 条
[31]   Measurement of radioactive contamination in the high-resistivity silicon CCDs of the DAMIC experiment [J].
Aguilar-Arevalo, A. ;
Amidei, D. ;
Bertou, X. ;
Bole, D. ;
Butner, M. ;
Cancelo, G. ;
Castaneda Vazquez, A. ;
Chavarria, A. E. ;
de Mello Neto, J. R. T. ;
Dixon, S. ;
D'Olivo, J. C. ;
Estrada, J. ;
Moroni, G. Fernandez ;
Hernandez Torres, K. P. ;
Izraelevitch, F. ;
Kavner, A. ;
Kilminster, B. ;
Lawson, I. ;
Liao, J. ;
Lopez, M. ;
Molina, J. ;
Moreno-Granados, G. ;
Pena, J. ;
Privitera, P. ;
Sarkis, Y. ;
Scarpine, V. ;
Schwarz, T. ;
Sofo Haro, M. ;
Tiffenberg, J. ;
Torres Machado, D. ;
Trillaud, F. ;
You, X. ;
Zhou, J. .
JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2015, 10
[32]   THE CASE FOR A DIRECTIONAL DARK MATTER DETECTOR AND THE STATUS OF CURRENT EXPERIMENTAL EFFORTS [J].
Ahlen, S. ;
Afshordi, N. ;
Battat, J. B. R. ;
Billard, J. ;
Bozorgnia, N. ;
Burgos, S. ;
Caldwell, T. ;
Carmona, J. M. ;
Cebrian, S. ;
Colas, P. ;
Dafni, T. ;
Daw, E. ;
Dujmic, D. ;
Dushkin, A. ;
Fedus, W. ;
Ferrer, E. ;
Finkbeiner, D. ;
Fisher, P. H. ;
Forbes, J. ;
Fusayasu, T. ;
Galan, J. ;
Gamble, T. ;
Ghag, C. ;
Giomataris, I. ;
Gold, M. ;
Gomez, H. ;
Gomez, M. E. ;
Gondolo, P. ;
Green, A. ;
Grignon, C. ;
Guillaudin, O. ;
Hagemann, C. ;
Hattori, K. ;
Henderson, S. ;
Higashi, N. ;
Ida, C. ;
Iguaz, F. J. ;
Inglis, A. ;
Irastorza, I. G. ;
Iwaki, S. ;
Kaboth, A. ;
Kabuki, S. ;
Kadyk, J. ;
Kallivayalil, N. ;
Kubo, H. ;
Kurosawa, S. ;
Kudryavtsev, V. A. ;
Lamy, T. ;
Lanza, R. ;
Lawson, T. B. .
INTERNATIONAL JOURNAL OF MODERN PHYSICS A, 2010, 25 (01) :1-51
[33]   LIMITS ON COLD DARK MATTER CANDIDATES FROM AN ULTRALOW BACKGROUND GERMANIUM SPECTROMETER [J].
AHLEN, SP ;
AVIGNONE, FT ;
BRODZINSKI, RL ;
DRUKIER, AK ;
GELMINI, G ;
SPERGEL, DN .
PHYSICS LETTERS B, 1987, 195 (04) :603-608
[34]   Dark Matter Search Results from the CDMS II Experiment [J].
Ahmed, Z. ;
Akerib, D. S. ;
Arrenberg, S. ;
Bailey, C. N. ;
Balakishiyeva, D. ;
Baudis, L. ;
Bauer, D. A. ;
Brink, P. L. ;
Bruch, T. ;
Bunker, R. ;
Cabrera, B. ;
Caldwell, D. O. ;
Cooley, J. ;
Cushman, P. ;
Daal, M. ;
DeJongh, F. ;
Dragowsky, M. R. ;
Duong, L. ;
Fallows, S. ;
Figueroa-Feliciano, E. ;
Filippini, J. ;
Fritts, M. ;
Golwala, S. R. ;
Grant, D. R. ;
Hall, J. ;
Hennings-Yeomans, R. ;
Hertel, S. A. ;
Holmgren, D. ;
Hsu, L. ;
Huber, M. E. ;
Kamaev, O. ;
Kiveni, M. ;
Kos, M. ;
Leman, S. W. ;
Mahapatra, R. ;
Mandic, V. ;
McCarthy, K. A. ;
Mirabolfathi, N. ;
Moore, D. ;
Nelson, H. ;
Ogburn, R. W. ;
Phipps, A. ;
Pyle, M. ;
Qiu, X. ;
Ramberg, E. ;
Rau, W. ;
Reisetter, A. ;
Saab, T. ;
Sadoulet, B. ;
Sander, J. .
SCIENCE, 2010, 327 (5973) :1619-1621
[35]   Search for Axions with the CDMS Experiment [J].
Ahmed, Z. ;
Akerib, D. S. ;
Arrenberg, S. ;
Bailey, C. N. ;
Balakishiyeva, D. ;
Baudis, L. ;
Bauer, D. A. ;
Beaty, J. ;
Brink, P. L. ;
Bruch, T. ;
Bunker, R. ;
Cabrera, B. ;
Caldwell, D. O. ;
Cooley, J. ;
Cushman, P. ;
DeJongh, F. ;
Dragowsky, M. R. ;
Duong, L. ;
Figueroa-Feliciano, E. ;
Filippini, J. ;
Fritts, M. ;
Golwala, S. R. ;
Grant, D. R. ;
Hall, J. ;
Hennings-Yeomans, R. ;
Hertel, S. ;
Holmgren, D. ;
Hsu, L. ;
Huber, M. E. ;
Kamaev, O. ;
Kiveni, M. ;
Kos, M. ;
Leman, S. W. ;
Mahapatra, R. ;
Mandic, V. ;
Moore, D. ;
McCarthy, K. A. ;
Mirabolfathi, N. ;
Nelson, H. ;
Ogburn, R. W. ;
Pyle, M. ;
Qiu, X. ;
Ramberg, E. ;
Rau, W. ;
Reisetter, A. ;
Saab, T. ;
Sadoulet, B. ;
Sander, J. ;
Schnee, R. W. ;
Seitz, D. N. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2009, 103 (14)
[36]   Search for Weakly Interacting Massive Particles with the First Five-Tower Data from the Cryogenic Dark Matter Search at the Soudan Underground Laboratory [J].
Ahmed, Z. ;
Akerib, D. S. ;
Arrenberg, S. ;
Attisha, M. J. ;
Bailey, C. N. ;
Baudis, L. ;
Bauer, D. A. ;
Beaty, J. ;
Brink, P. L. ;
Bruch, T. ;
Bunker, R. ;
Burke, S. ;
Cabrera, B. ;
Caldwell, D. O. ;
Cooley, J. ;
Cushman, P. ;
DeJongh, F. ;
Dragowsky, M. R. ;
Duong, L. ;
Emes, J. ;
Figueroa-Feliciano, E. ;
Filippini, J. ;
Fritts, M. ;
Gaitskell, R. J. ;
Golwala, S. R. ;
Grant, D. R. ;
Hall, J. ;
Hennings-Yeomans, R. ;
Hertel, S. ;
Holmgren, D. ;
Huber, M. E. ;
Mahapatra, R. ;
Mandic, V. ;
McCarthy, K. A. ;
Mirabolfathi, N. ;
Nelson, H. ;
Novak, L. ;
Ogburn, R. W. ;
Pyle, M. ;
Qiu, X. ;
Ramberg, E. ;
Rau, W. ;
Reisetter, A. ;
Saab, T. ;
Sadoulet, B. ;
Sander, J. ;
Schmitt, R. ;
Schnee, R. W. ;
Seitz, D. N. ;
Serfass, B. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2009, 102 (01)
[37]   Radiogenic and muon-induced backgrounds in the LUX dark matter detector [J].
Akerib, D. S. ;
Araujo, H. M. ;
Bai, X. ;
Bailey, A. J. ;
Balajthy, J. ;
Bernard, E. ;
Bernstein, A. ;
Bradley, A. ;
Byram, D. ;
Cahn, S. B. ;
Carmona-Benitez, M. C. ;
Chan, C. ;
Chapman, J. J. ;
Chiller, A. A. ;
Chiller, C. ;
Coffey, T. ;
Currie, A. ;
de Viveiros, L. ;
Dobi, A. ;
Dobson, J. ;
Druszkiewicz, E. ;
Edwards, B. ;
Faham, C. H. ;
Fiorucci, S. ;
Flores, C. ;
Gaitskell, R. J. ;
Gehman, V. M. ;
Ghagi, C. ;
Gibson, K. R. ;
Gilchriese, M. G. D. ;
Hall, C. ;
Hertel, S. A. ;
Horn, M. ;
Huang, D. Q. ;
Ihm, M. ;
Jacobsen, R. G. ;
Kazkaz, K. ;
Knoche, R. ;
Larsen, N. A. ;
Lee, C. ;
Lindote, A. ;
Lopes, M. I. ;
Malling, D. C. ;
Mannino, R. ;
McKinsey, D. N. ;
Mei, D. -M. ;
Mock, J. ;
Moongweluwan, M. ;
Morad, J. ;
Murphy, A. Std. .
ASTROPARTICLE PHYSICS, 2015, 62 :33-46
[38]   First Results from the LUX Dark Matter Experiment at the Sanford Underground Research Facility [J].
Akerib, D. S. ;
Araujo, H. M. ;
Bai, X. ;
Bailey, A. J. ;
Balajthy, J. ;
Bedikian, S. ;
Bernard, E. ;
Bernstein, A. ;
Bolozdynya, A. ;
Bradley, A. ;
Byram, D. ;
Cahn, S. B. ;
Carmona-Benitez, M. C. ;
Chan, C. ;
Chapman, J. J. ;
Chiller, A. A. ;
Chiller, C. ;
Clark, K. ;
Coffey, T. ;
Currie, A. ;
Curioni, A. ;
Dazeley, S. ;
de Viveiros, L. ;
Dobi, A. ;
Dobson, J. ;
Dragowsky, E. M. ;
Druszkiewicz, E. ;
Edwards, B. ;
Faham, C. H. ;
Fiorucci, S. ;
Flores, C. ;
Gaitskell, R. J. ;
Gehman, V. M. ;
Ghag, C. ;
Gibson, K. R. ;
Gilchriese, M. G. D. ;
Hall, C. ;
Hanhardt, M. ;
Hertel, S. A. ;
Horn, M. ;
Huang, D. Q. ;
Ihm, M. ;
Jacobsen, R. G. ;
Kastens, L. ;
Kazkaz, K. ;
Knoche, R. ;
Kyre, S. ;
Lander, R. ;
Larsen, N. A. ;
Lee, C. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2014, 112 (09)
[39]   The Large Underground Xenon (LUX) experiment [J].
Akerib, D. S. ;
Bai, X. ;
Bedikian, S. ;
Bernard, E. ;
Bernstein, A. ;
Bolozdynya, A. ;
Bradley, A. ;
Byram, D. ;
Cahn, S. B. ;
Camp, C. ;
Carmona-Benitez, M. C. ;
Carr, D. ;
Chapman, J. J. ;
Chiller, A. ;
Chiller, C. ;
Clark, K. ;
Classen, T. ;
Coffey, T. ;
Curioni, A. ;
Dahl, E. ;
Dazeley, S. ;
de Viveiros, L. ;
Dobi, A. ;
Dragowsky, E. ;
Druszkiewicz, E. ;
Edwards, B. ;
Faham, C. H. ;
Fiorucci, S. ;
Gaitskell, R. J. ;
Gibson, K. R. ;
Gilchriese, M. ;
Hall, C. ;
Hanhardt, M. ;
Holbrook, B. ;
Ihm, M. ;
Jacobsen, R. G. ;
Kastens, L. ;
Kazkaz, K. ;
Knoche, R. ;
Kyre, S. ;
Kwong, J. ;
Lander, R. ;
Larsen, N. A. ;
Lee, C. ;
Leonard, D. S. ;
Lesko, K. T. ;
Lindote, A. ;
Lopes, M. I. ;
Lyashenko, A. ;
Malling, D. C. .
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2013, 704 :111-126
[40]   Installation and commissioning of the CDMSII experiment at Soudan [J].
Akerib, DS ;
Alvaro-Dean, J ;
Armel, MS ;
Attisha, M ;
Baudis, L ;
Bauer, DA ;
Bolozdynya, AI ;
Brink, PL ;
Bunker, R ;
Cabrera, B ;
Caldwell, DO ;
Castle, JP ;
Chang, CL ;
Clarke, RM ;
Crisler, MB ;
Cushman, P ;
Davies, AK ;
Dixon, R ;
Driscoll, DD ;
Duong, L ;
Emes, J ;
Ferrill, R ;
Gaitskell, RJ ;
Golwala, SR ;
Haldeman, M ;
Hellmig, J ;
Hennessey, M ;
Holmgren, D ;
Huber, ME ;
Kamat, S ;
Kurylowicz, M ;
Lu, A ;
Mahapatra, R ;
Mandic, V ;
Martinis, JM ;
Meunier, P ;
Mirabolfathi, N ;
Nam, SW ;
Nelson, H ;
Nelson, R ;
Ogburn, RW ;
Perales, J ;
Perera, TA ;
Isaac, MCP ;
Rau, W ;
Reisetter, A ;
Ross, RR ;
Saab, T ;
Sadoulet, B ;
Sander, J .
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2004, 520 (1-3) :116-119