WIMP dark matter direct-detection searches in noble gases

被引：35

作者：

Baudis, Laura ^{[1
]}

机构：

[1] Univ Zurich, Inst Phys, CH-8057 Zurich, Switzerland

来源：

PHYSICS OF THE DARK UNIVERSE | 2014年 / 4卷

基金：

瑞士国家科学基金会;

关键词：

Dark matter; Direct detection; Noble gases; Argon; Xenon; LIQUID-XENON; IONIZATION; SCINTILLATION; AXIONS; ARGON; SOLAR; XMASS;

D O I：

10.1016/j.dark.2014.07.001

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Cosmological observations and the dynamics of the Milky Way provide ample evidence for an invisible and dominant mass component. This so-called dark matter could be made of new, colour and charge neutral particles, which were non-relativistic when they decoupled from ordinary matter in the early universe. Such weakly interacting massive particles (WIMPs) are predicted to have a non-zero coupling to baryons and could be detected via their collisions with atomic nuclei in ultra-low background, deep underground detectors. Among these, detectors based on liquefied noble gases have demonstrated tremendous discovery potential over the last decade. After briefly introducing the phenomenology of direct dark matter detection, I will review the main properties of liquefied argon and xenon as WIMP targets and discuss sources of background. I will then describe existing and planned argon and xenon detectors that employ the so-called single-and dual-phase detection techniques, addressing their complementarity and science reach. (C) 2014 The Author. Published by Elsevier B.V.

引用

页码：50 / 59

页数：10

共 101 条

[1] 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

[2] XMASS detector [J].

Abe, K. ;

Hieda, K. ;

Hiraide, K. ;

Hirano, S. ;

Kishimoto, Y. ;

Kobayashi, K. ;

Moriyama, S. ;

Nakagawa, K. ;

Nakahata, M. ;

Nishiie, H. ;

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, Y. ;

Takeuchi, Y. ;

Kim, Y. H. ;

Lee, K. B. ;

Lee, M. K. ;

Lee, J. S. ;

Fukuda, Y. ;

Itow, Y. ;

Nishitani, Y. ;

Masuda, K. ;

Takiya, H. ;

Uchida, H. ;

Kim, N. Y. ;

Kim, Y. D. ;

Kusaba, F. ;

Motoki, D. ;

Nishijima, K. ;

Fujii, K. ;

Murayama, I. ;

Nakamura, S. .

NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2013, 716 :78-85

[3] Light WIMP search in XMASS [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, Y. ;

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, 719 (1-3) :78-82

[4] Planck 2013 results. XVI. Cosmological parameters [J].

Ade, P. A. R. ;

Aghanim, N. ;

Armitage-Caplan, C. ;

Arnaud, M. ;

Ashdown, M. ;

Atrio-Barandela, F. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartlett, J. G. ;

Battaner, E. ;

Benabed, K. ;

Benoit, A. ;

Benoit-Levy, A. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bobin, J. ;

Bock, J. J. ;

Bonaldi, A. ;

Bond, J. R. ;

Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Bridges, M. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Butler, R. C. ;

Calabrese, E. ;

Cappellini, B. ;

Cardoso, J. -F. ;

Catalano, A. ;

Challinor, A. ;

Chamballu, A. ;

Chary, R. -R. ;

Chen, X. ;

Chiang, H. C. ;

Chiang, L. -Y ;

Christensen, P. R. ;

Church, S. ;

Clements, D. L. ;

Colombi, S. ;

Colombo, L. P. L. ;

Couchot, F. ;

Coulais, A. ;

Crill, B. P. ;

Curto, A. ;

Cuttaia, F. ;

Danese, L. ;

Davies, R. D. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2014, 571

[5]

Agnese R., ARXIV14027137

[6] 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

[7] WIMP-nucleon cross-section results from the second science run of ZEPLIN-III [J].

Akimov, D. Yu ;

Araujo, H. M. ;

Barnes, E. J. ;

Belov, V. A. ;

Bewick, A. ;

Burenkov, A. A. ;

Chepel, V. ;

Currie, A. ;

DeViveiros, L. ;

Edwards, B. ;

Ghag, C. ;

Hollingsworth, A. ;

Horn, M. ;

Jones, W. G. ;

Kalmus, G. E. ;

Kobyakin, A. S. ;

Kovalenko, A. G. ;

Lebedenko, V. N. ;

Lindote, A. ;

Lopes, M. I. ;

Luescher, R. ;

Majewski, P. ;

Murphy, A. St J. ;

Neves, F. ;

Paling, S. M. ;

Pinto da Cunha, J. ;

Preece, R. ;

Quenby, J. J. ;

Reichhart, L. ;

Scovell, P. R. ;

Silva, C. ;

Solovov, V. N. ;

Smith, N. J. T. ;

Stekhanov, V. N. ;

Sumner, T. J. ;

Thorne, C. ;

Walker, R. J. .

PHYSICS LETTERS B, 2012, 709 (1-2) :14-20

[8] The ZEPLIN-III dark matter detector [J].

Akimov, D. Yu. .

NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2010, 623 (01) :451-453

[9] Improved measurement of the 2νββ half-life of 136Xe with the EXO-200 detector [J].

Albert, J. B. ;

Auger, M. ;

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. ;

Cook, S. ;

Craycraft, A. ;

Daniels, T. ;

Danilov, M. ;

Daugherty, S. J. ;

Davis, C. G. ;

Davis, J. ;

DeVoe, R. ;

Delaquis, S. ;

Dobi, A. ;

Dolgolenko, A. ;

Dolinski, M. J. ;

Dunford, M. ;

Fairbank, W., Jr. ;

Farine, J. ;

Feldmeier, W. ;

Fierlinger, P. ;

Franco, D. ;

Fudenberg, D. ;

Giroux, G. ;

Gornea, R. ;

Graham, K. ;

Gratta, G. ;

Hall, C. ;

Hall, K. ;

Hargrove, C. ;

Herrin, S. ;

Hughes, M. ;

Jiang, X. S. ;

Johnson, A. ;

Johnson, T. N. ;

Johnston, S. ;

Karelin, A. ;

Kaufman, L. J. .

PHYSICAL REVIEW C, 2014, 89 (01)

[10] DarkSide search for dark matter [J].

Alexander, T. ;

Alton, D. ;

Arisaka, K. ;

Back, H. O. ;

Beltrame, P. ;

Benziger, J. ;

Bonfini, G. ;

Brigatti, A. ;

Brodsky, J. ;

Bussino, S. ;

Cadonati, L. ;

Calaprice, F. ;

Candela, A. ;

Cao, H. ;

Cavalcante, P. ;

Chepurnov, A. ;

Chidzik, S. ;

Cocco, A. G. ;

Condon, C. ;

D'Angelo, D. ;

Davini, S. ;

De Vincenzi, M. ;

De Haas, E. ;

Derbin, A. ;

Di Pietro, G. ;

Dratchnev, I. ;

Durben, D. ;

Empl, A. ;

Etenko, A. ;

Fan, A. ;

Fiorillo, G. ;

Franco, D. ;

Fomenko, K. ;

Forster, G. ;

Gabriele, F. ;

Galbiati, C. ;

Gazzana, S. ;

Ghiano, C. ;

Goretti, A. ;

Grandi, L. ;

Gromov, M. ;

Guan, M. ;

Guo, C. ;

Guray, G. ;

Hungerford, E. V. ;

Ianni, Al ;

Joliet, C. ;

Kayunov, A. ;

Keeter, K. ;

Kendziora, C. .

JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2013, 8

← 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 →