First axion results from the XENON100 experiment

被引：118

作者：

Aprile, E. ^{[1
]}

Agostini, F. ^{[2
,3
,21
]}

Alfonsi, M. ^{[4
,5
]}

Arisaka, K. ^{[6
]}

Arneodo, F. ^{[7
]}

Auger, M. ^{[8
]}

Balan, C. ^{[9
]}

Barrow, P. ^{[8
]}

Baudis, L. ^{[8
]}

Bauermeister, B. ^{[10
]}

Behrens, A. ^{[8
]}

Beltrame, P. ^{[11
]}

Bokeloh, K. ^{[12
]}

Brown, A. ^{[13
]}

Brown, E. ^{[12
]}

Bruenner, S. ^{[14
]}

Bruno, G. ^{[7
]}

Budnik, R. ^{[11
]}

Cardoso, J. M. R. ^{[9
]}

Colijn, A. P. ^{[4
,5
]}

Contreras, H. ^{[1
]}

Cussonneau, J. P. ^{[15
]}

Decowski, M. P. ^{[4
,5
]}

Duchovni, E. ^{[11
]}

Fattori, S. ^{[10
]}

Ferella, A. D. ^{[7
]}

Fulgione, W. ^{[16
,17
]}

Gao, F. ^{[18
]}

Garbini, M. ^{[2
,3
]}

Geis, C. ^{[10
]}

Goetzke, L. W. ^{[1
]}

Grignon, C. ^{[10
]}

Gross, E. ^{[11
]}

Hampel, W. ^{[14
]}

Itay, R. ^{[11
]}

Kaether, F. ^{[14
]}

Kessler, G. ^{[8
]}

Kish, A. ^{[11
]}

Landsman, H. ^{[11
]}

Lang, R. F. ^{[13
]}

Le Calloch, M. ^{[15
]}

Lellouch, D. ^{[11
]}

Levy, C. ^{[12
]}

Lindemann, S. ^{[14
]}

Lindner, M. ^{[14
]}

Lopes, J. A. M. ^{[9
,21
,22
]}

Lung, K. ^{[6
]}

Lyashenko, A. ^{[6
]}

MacMullin, S. ^{[13
]}

Undagoitia, T. Marrodan ^{[14
]}

机构：

[1] Columbia Univ, Dept Phys, New York, NY 10027 USA

[2] Univ Bologna, Bologna, Italy

[3] Ist Nazl Fis Nucl, I-40126 Bologna, Italy

[4] Nikhef, Amsterdam, Netherlands

[5] Univ Amsterdam, Amsterdam, Netherlands

[6] Univ Calif Los Angeles, Dept Phys & Astron, Los Angeles, CA 90095 USA

[7] Ist Nazl Fis Nucl, Lab Nazl Gran Sasso, Assergi, AQ, Italy

[8] Univ Zurich, Inst Phys, Zurich, Switzerland

[9] Univ Coimbra, Dept Phys, Coimbra, Portugal

[10] Johannes Gutenberg Univ Mainz, Inst Phys & Exzellenzcluster PRISMA, D-55122 Mainz, Germany

[11] Weizmann Inst Sci, Dept Particle Phys & Astrophys, IL-76100 Rehovot, Israel

[12] Univ Munster, Inst Kernphys, D-48149 Munster, Germany

[13] Purdue Univ, Dept Phys, W Lafayette, IN 47907 USA

[14] Max Planck Inst Kernphys, D-69117 Heidelberg, Germany

[15] Univ Nantes, CNRS, IN2P3, Ecole Mines Nantes,SUBATECH, Nantes, France

[16] Ist Nazl Fis Nucl, I-10125 Turin, Italy

[17] Osserv Astron Torino, Turin, Italy

[18] Shanghai Jiao Tong Univ, Dept Phys & Astron, Shanghai 200030, Peoples R China

[19] Rice Univ, Dept Phys & Astron, Houston, TX 77005 USA

[20] Univ Bern, Albert Einstein Ctr Fundamental Phys, Bern, Switzerland

[21] Ist Nazl Fis Nucl, GSSI, Laquila, Italy

[22] Coimbra Engn Inst, Coimbra, Portugal

来源：

PHYSICAL REVIEW D | 2014年 / 90卷 / 06期

基金：

美国国家科学基金会;

关键词：

SOLAR AXIONS; INVARIANCE; SEARCH;

D O I：

10.1103/PhysRevD.90.062009

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

We present the first results of searches for axions and axionlike particles with the XENON100 experiment. The axion-electron coupling constant, g(Ae), has been probed by exploiting the axioelectric effect in liquid xenon. A profile likelihood analysis of 224.6 live days x 34-kg exposure has shown no evidence for a signal. By rejecting g(Ae) larger than 7.7 x 10(-12) (90% C. L.) in the solar axion search, we set the best limit to date on this coupling. In the frame of the DFSZ and KSVZ models, we exclude QCD axions heavier than 0.3 and 80 eV/c(2), respectively. For axionlike particles, under the assumption that they constitute the whole abundance of dark matter in our galaxy, we constrain gAe to be lower than 1 x 10(-12) (90% C.L.) for masses between 5 and 10 keV/c(2).

引用

页数：7

共 39 条

[1] Experimental Constraints on a Dark Matter Origin for the DAMA Annual Modulation Effect [J].

Aalseth, C. E. ;

Barbeau, P. S. ;

Cerdeno, D. G. ;

Colaresi, J. ;

Collar, J. I. ;

de Lurgio, P. ;

Drake, G. ;

Fast, J. E. ;

Greenberg, C. H. ;

Hossbach, T. W. ;

Kephart, J. D. ;

Marino, M. G. ;

Miley, H. S. ;

Orrell, J. L. ;

Reyna, D. ;

Robertson, R. G. H. ;

Talaga, R. L. ;

Tench, O. ;

Van Wechel, T. D. ;

Wilkerson, J. F. ;

Yocum, K. M. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2008, 101 (25)

[2] A COSMOLOGICAL BOUND ON THE INVISIBLE AXION [J].

ABBOTT, LF ;

SIKIVIE, P .

PHYSICS LETTERS B, 1983, 120 (1-3) :133-136

[3] Search for solar axions in XMASS, a large liquid-xenon detector [J].

Abe, K. ;

Hieda, K. ;

Hiraide, K. ;

Hirano, S. ;

Kishimoto, Y. ;

Kobayashi, K. ;

Moriyama, S. ;

Nakagawa, K. ;

Nakahata, M. ;

Ogawa, H. ;

Oka, N. ;

Sekiya, H. ;

Shinozaki, A. ;

Suzuki, Y. ;

Takeda, A. ;

Takachio, O. ;

Ueshima, K. ;

Umemoto, D. ;

Yamashita, M. ;

Yang, B. S. ;

Tasaka, S. ;

Liu, J. ;

Martens, K. ;

Hosokawa, K. ;

Miuchi, K. ;

Murata, A. ;

Onishi, Y. ;

Otsuka, K. ;

Takeuchi, Y. ;

Kim, Y. H. ;

Lee, K. B. ;

Lee, M. K. ;

Lee, J. S. ;

Fukuda, Y. ;

Itow, Y. ;

Masuda, K. ;

Nishitani, Y. ;

Takiya, H. ;

Uchida, H. ;

Kim, N. Y. ;

Kim, Y. D. ;

Kusaba, F. ;

Motoki, D. ;

Nishijima, K. ;

Fujii, K. ;

Murayama, I. ;

Nakamura, S. .

PHYSICS LETTERS B, 2013, 724 (1-3) :46-50

[4] 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)

[5]

Alessandria F., 2013, J COSMOL ASTROPART P, V05

[6] Analysis of the XENON100 dark matter search data [J].

Aprile, E. ;

Alfonsi, M. ;

Arisaka, K. ;

Arneodo, F. ;

Balan, C. ;

Baudis, L. ;

Behrens, A. ;

Beltrame, P. ;

Bokeloh, K. ;

Brown, E. ;

Bruno, G. ;

Budnik, R. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Chen, W. -T. ;

Choi, B. ;

Cline, D. B. ;

Contreras, H. ;

Cussonneau, J. P. ;

Decowski, M. P. ;

Duchovni, E. ;

Fattorii, S. ;

Ferella, A. D. ;

Fulgione, W. ;

Gao, F. ;

Garbini, M. ;

Giboni, K. -L. ;

Goetzke, L. W. ;

Grignon, C. ;

Gross, E. ;

Hampel, W. ;

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. ;

Mei, Y. ;

Fernandez, A. J. Melgarejo ;

Meng, Y. ;

Molinario, A. ;

Nativ, E. ;

Ni, K. .

ASTROPARTICLE PHYSICS, 2014, 54 :11-24

[7] Limits on Spin-Dependent WIMP-Nucleon Cross Sections 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, A. ;

Brown, E. ;

Bruno, G. ;

Budnik, R. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Chen, W. -T. ;

Choi, B. ;

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. ;

Lellouch, D. ;

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 .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2013, 111 (02)

[8] Measurement of the scintillation yield of low-energy electrons in liquid xenon [J].

Aprile, E. ;

Budnik, R. ;

Choi, B. ;

Contreras, H. A. ;

Giboni, K. -L. ;

Goetzke, L. W. ;

Koglin, J. E. ;

Lang, R. F. ;

Lim, K. E. ;

Fernandez, A. J. Melgarejo ;

Persiani, R. ;

Plante, G. ;

Rizzo, A. .

PHYSICAL REVIEW D, 2012, 86 (11)

[9] 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)

[10] The XENON100 dark matter experiment [J].

Aprile, E. ;

Arisaka, K. ;

Arneodo, F. ;

Askin, A. ;

Baudis, L. ;

Behrens, A. ;

Brown, E. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Choi, B. ;

Cline, D. ;

Fattori, S. ;

Ferella, A. D. ;

Giboni, K. L. ;

Kish, A. ;

Lam, C. W. ;

Lang, R. F. ;

Lim, K. E. ;

Lopes, J. A. M. ;

Undagoitia, T. Marrodan ;

Mei, Y. ;

Fernandez, A. J. Melgarejo ;

Ni, K. ;

Oberlack, U. ;

Orrigo, S. E. A. ;

Pantic, E. ;

Plante, G. ;

Ribeiro, A. C. C. ;

Santorelli, R. ;

dos Santos, J. M. F. ;

Schumann, M. ;

Shagin, P. ;

Teymourian, A. ;

Tziaferi, E. ;

Wang, H. ;

Yamashita, M. .

ASTROPARTICLE PHYSICS, 2012, 35 (09) :573-590

← 1 2 3 4 →