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Direct dark matter detection experiments based on a liquid xenon target are leading the search for dark matter particles with masses above ∼5 GeV/c2, but have limited sensitivity to lighter masses because of the small momentum transfer in dark matter-nucleus elastic scattering. However, there is an irreducible contribution from inelastic processes accompanying the elastic scattering, which leads to the excitation and ionization of the recoiling atom (the Migdal effect) or the emission of a bremsstrahlung photon. In this Letter, we report on a probe of low-mass dark matter with masses down to about 85 MeV/c2 by looking for electronic recoils induced by the Migdal effect and bremsstrahlung using data from the XENON1T experiment. Besides the approach of detecting both scintillation and ionization signals, we exploit an approach that uses ionization signals only, which allows for a lower detection threshold. This analysis significantly enhances the sensitivity of XENON1T to light dark matter previously beyond its reach.
Search for Light Dark Matter Interactions Enhanced by the Migdal Effect or Bremsstrahlung in XENON1T
Aprile E.;Aalbers J.;Agostini F.;Alfonsi M.;Althueser L.;Amaro F. D.;Antochi V. C.;Angelino E.;Arneodo F.;Barge D.;Baudis L.;Bauermeister B.;Bellagamba L.;Benabderrahmane M. L.;Berger T.;Breur P. A.;Brown A.;Brown E.;Bruenner S.;Bruno G.;Budnik R.;Capelli C.;Cardoso J. M. R.;Cichon D.;Coderre D.;Colijn A. P.;Conrad J.;Cussonneau J. P.;Decowski M. P.;De Perio P.;Depoian A.;Di Gangi P.;Di Giovanni A.;Diglio S.;Elykov A.;Eurin G.;Fei J.;Ferella A. D.;Fieguth A.;Fulgione W.;Gaemers P.;Gallo Rosso A.;Galloway M.;Gao F.;Garbini M.;Grandi L.;Greene Z.;Hasterok C.;Hils C.;Hogenbirk E.;Howlett J.;Iacovacci M.;Itay R.;Joerg F.;Kazama S.;Kish A.;Kobayashi M.;Koltman G.;Kopec A.;Landsman H.;Lang R. F.;Levinson L.;Lin Q.;Lindemann S.;Lindner M.;Lombardi F.;Lopes J. A. M.;Lopez Fune E.;MacOlino C.;Mahlstedt J.;Manenti M.;Manfredini A.;Marignetti F.;Marrodan Undagoitia T.;Masbou J.;Mastroianni S.;Messina M.;Micheneau K.;Miller K.;Molinario A.;Mora K.;Mosbacher Y.;Murra M.;Naganoma J.;Ni K.;Oberlack U.;Odgers K.;Palacio J.;Pelssers B.;Peres R.;Pienaar J.;Pizzella V.;Plante G.;Podviianiuk R.;Qin J.;Qiu H.;Ramirez Garcia D.;Reichard S.;Riedel B.;Rocchetti A.;Rupp N.;Dos Santos J. M. F.;Sartorelli G.;Sarcevic N.;Scheibelhut M.;Schindler S.;Schreiner J.;Schulte D.;Schumann M.;Scotto Lavina L.;Selvi M.;Shagin P.;Shockley E.;Silva M.;Simgen H.;Therreau C.;Thers D.;Toschi F.;Trinchero G.;Tunnell C.;Upole N.;Vargas M.;Volta G.;Wack O.;Wang H.;Wei Y.;Weinheimer C.;Wenz D.;Wittweg C.;Wulf J.;Ye J.;Zhang Y.;Zhu T.;Zopounidis J. P.
2019
Abstract
Direct dark matter detection experiments based on a liquid xenon target are leading the search for dark matter particles with masses above ∼5 GeV/c2, but have limited sensitivity to lighter masses because of the small momentum transfer in dark matter-nucleus elastic scattering. However, there is an irreducible contribution from inelastic processes accompanying the elastic scattering, which leads to the excitation and ionization of the recoiling atom (the Migdal effect) or the emission of a bremsstrahlung photon. In this Letter, we report on a probe of low-mass dark matter with masses down to about 85 MeV/c2 by looking for electronic recoils induced by the Migdal effect and bremsstrahlung using data from the XENON1T experiment. Besides the approach of detecting both scintillation and ionization signals, we exploit an approach that uses ionization signals only, which allows for a lower detection threshold. This analysis significantly enhances the sensitivity of XENON1T to light dark matter previously beyond its reach.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/11697/153081
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2021-2023 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.