Results from the first use of low radioactivity argon in a dark matter search

被引:137
作者
Agnes, P. [1 ]
Agostino, L. [2 ]
Albuquerque, I. F. M. [3 ,4 ]
Alexander, T. [5 ,6 ,7 ]
Alton, A. K. [8 ]
Arisaka, K. [9 ]
Back, H. O. [3 ,10 ]
Baldin, B. [7 ]
Biery, K. [7 ]
Bonfini, G. [11 ]
Bossa, M. [11 ,12 ]
Bottino, B. [13 ,14 ]
Brigatti, A. [15 ]
Brodsky, J. [3 ]
Budano, F. [16 ,17 ]
Bussino, S. [16 ,17 ]
Cadeddu, M. [18 ,19 ]
Cadonati, L. [5 ,6 ]
Cadoni, M. [18 ,19 ]
Calaprice, F. [3 ]
Canci, N. [11 ,20 ]
Candela, A. [11 ]
Cao, H. [3 ]
Cariello, M. [14 ]
Carlini, M. [11 ]
Catalanotti, S. [21 ,22 ]
Cavalcante, P. [11 ,23 ]
Chepurnov, A. [24 ]
Cocco, A. G. [22 ]
Covone, G. [21 ,22 ]
Crippa, L. [15 ,25 ]
D'Angelo, D. [15 ,25 ]
D'Incecco, M. [11 ]
Davini, S. [11 ,12 ]
De Cecco, S. [2 ]
De Deo, M. [11 ]
De Vincenzi, M. [16 ,17 ]
Derbin, A. [26 ]
Devoto, A. [18 ,19 ]
Di Eusanio, F. [3 ]
Di Pietro, G. [11 ,15 ]
Edkins, E. [27 ]
Empl, A. [20 ]
Fan, A. [9 ]
Fiorillo, G. [21 ,22 ]
Fomenko, K. [28 ]
Forster, G. [5 ,6 ,7 ]
Franco, D. [1 ]
Gabriele, F. [11 ]
Galbiati, C. [3 ,15 ]
机构
[1] Univ Paris Diderot, Sorbonne Paris Cite, CEA Irfu, CNRS IN2P3,APC,Obs Paris, F-75205 Paris, France
[2] Univ Paris 06, Univ Paris Diderot, LPNHE Paris, CNRS IN2P3, F-75252 Paris, France
[3] Princeton Univ, Dept Phys, Princeton, NJ 08544 USA
[4] Univ Sao Paulo, Inst Fis, BR-05508090 Sao Paulo, Brazil
[5] Univ Massachusetts, Amherst Ctr Fundamental Interact, Amherst, MA 01003 USA
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[8] Augustana Univ, Dept Phys, Sioux Falls, SD 57197 USA
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[13] Univ Genoa, Dept Phys, I-16146 Genoa, Italy
[14] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Genova, I-16146 Genoa, Italy
[15] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Milano, I-20133 Milan, Italy
[16] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Roma Tre, I-00146 Rome, Italy
[17] Univ Roma Tre, Dept Phys & Math, I-00146 Rome, Italy
[18] Univ Cagliari, Dept Phys, I-09042 Cagliari, Italy
[19] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Cagliari, I-09042 Cagliari, Italy
[20] Univ Houston, Dept Phys, Houston, TX 77204 USA
[21] Univ Naples Federico II, Dept Phys, I-80126 Naples, Italy
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[24] Moscow MV Lomonosov State Univ, Skobeltsyn Inst Nucl Phys, Moscow 119991, Russia
[25] Univ Milan, Dept Phys, I-20133 Milan, Italy
[26] St Petersburg Nucl Phys Inst, NRC Kurchatov Inst, Gatchina 188350, Russia
[27] Univ Hawaii, Dept Phys & Astron, Honolulu, HI 96822 USA
[28] Joint Inst Nucl Res, Dubna 141980, Russia
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[40] Natl Res Nucl Univ MEPhI, Moscow 115409, Russia
[41] Univ Perugia, Dept Chem Biol & Biotechnol, I-06123 Perugia, Italy
[42] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Perugia, I-06123 Perugia, Italy
[43] Univ Calif Davis, Dept Phys, Davis, CA 95616 USA
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[45] Lawrence Livermore Natl Lab, Livermore, CA 94550 USA
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基金
巴西圣保罗研究基金会; 美国国家科学基金会;
关键词
INTERACTING MASSIVE PARTICLES; LIQUID ARGON; GRAN SASSO; AR-39;
D O I
10.1103/PhysRevD.93.081101
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
Liquid argon is a bright scintillator with potent particle identification properties, making it an attractive target for direct-detection dark matter searches. The DarkSide-50 dark matter search here reports the first WIMP search results obtained using a target of low-radioactivity argon. DarkSide-50 is a dark matter detector, using a two-phase liquid argon time projection chamber, located at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso. The underground argon is shown to contain Ar-39 at a level reduced by a factor (1.4 +/- 0.2) x 10(3) relative to atmospheric argon. We report a background-free null result from (2616 +/- 43) kg d of data, accumulated over 70.9 live days. When combined with our previous search using an atmospheric argon, the 90% C.L. upper limit on the WIMP-nucleon spin-independent cross section, based on zero events found in the WIMP search regions, is 2.0 x 10(-4)4 cm(2) (8.6 x 10(-44) cm(2), 8.0 x 10(-43) cm(2)) for a WIMP mass of 100 GeV/c(2) (1 TeV/c(2), 10 TeV/c(2)).
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