Cover Image

Emission of Single and Few Electrons in XENON1T and Limits on Light Dark Matter

Fuente: arXiv

Saved in:

Bibliographic Details
Main Authors:	Aprile, E., Abe, K., Agostini, F., Maouloud, S. Ahmed, Alfonsi, M., Althueser, L., Angelino, E., Angevaare, J. R., Antochi, V. C., Martin, D. Antón, Arneodo, F., Baudis, L., Baxter, A. L., Bellagamba, L., Bernard, A., Biondi, R., Bismark, A., Brown, A., Bruenner, S., Bruno, G., Budnik, R., Capelli, C., Cardoso, J. M. R., Cichon, D., Cimmino, B., Clark, M., Colijn, A. P., Conrad, J., Cuenca-García, J. J., Cussonneau, J. P., D'Andrea, V., Decowski, M. P., Di Gangi, P., Di Pede, S., Di Giovanni, A., Di Stefano, R., Diglio, S., Elykov, A., Farrell, S., Ferella, A. D., Fischer, H., Fulgione, W., Gaemers, P., Gaior, R., Galloway, M., Gao, F., Glade-Beucke, R., Grandi, L., Grigat, J., Higuera, A., Hils, C., Hoetzsch, L., Howlett, J., Iacovacci, M., Itow, Y., Jakob, J., Joerg, F., Joy, A., Kato, N., Kavrigin, P., Kazama, S., Kobayashi, M., Koltman, G., Kopec, A., Landsman, H., Lang, R. F., Levinson, L., Li, I., Li, S., Liang, S., Lindemann, S., Lindner, M., Liu, K., Lombardi, F., Long, J., Lopes, J. A. M., Ma, Y., Macolino, C., Mahlstedt, J., Mancuso, A., Manenti, L., Manfredini, A., Marignetti, F., Undagoitia, T. Marrodán, Martens, K., Masbou, J., Masson, D., Masson, E., Mastroianni, S., Messina, M., Miuchi, K., Mizukoshi, K., Molinario, A., Moriyama, S., Morå, K., Mosbacher, Y., Murra, M., Müller, J., Ni, K., Oberlack, U., Paetsch, B., Palacio, J., Peres, R., Pienaar, J., Pierre, M., Pizzella, V., Plante, G., Qi, J., Qin, J., García, D. Ramírez, Reichard, S., Rocchetti, A., Rupp, N., Sanchez, L., Santos, J. M. F. dos, Sarnoff, I., Sartorelli, G., Schreiner, J., Schulte, D., Eißing, H. Schulze, Schumann, M., Lavina, L. Scotto, Selvi, M., Semeria, F., Shagin, P., Shenyang, S., Shockley, E., Silva, M., Simgen, H., Takeda, A., Tan, P. -L., Terliuk, A., Thers, D., Toschi, F., Trinchero, G., Tunnell, C., Tönnies, F., Valerius, K., Volta, G., Wei, Y., Weinheimer, C., Weiss, M., Wenz, D., Wittweg, C., Wolf, T., Xu, Z., Yamashita, M., Yang, L., Ye, J., Yuan, L., Zavattini, G., Zhang, Y., Zhong, M., Zhu, T., Zopounidis, J. P.
Format:	Preprint
Published:	2021
Subjects:	High Energy Physics - Experiment Instrumentation and Detectors
Online Access:	Acceder al recurso
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!

_version_	1866912009155510272
author	Aprile, E. Abe, K. Agostini, F. Maouloud, S. Ahmed Alfonsi, M. Althueser, L. Angelino, E. Angevaare, J. R. Antochi, V. C. Martin, D. Antón Arneodo, F. Baudis, L. Baxter, A. L. Bellagamba, L. Bernard, A. Biondi, R. Bismark, A. Brown, A. Bruenner, S. Bruno, G. Budnik, R. Capelli, C. Cardoso, J. M. R. Cichon, D. Cimmino, B. Clark, M. Colijn, A. P. Conrad, J. Cuenca-García, J. J. Cussonneau, J. P. D'Andrea, V. Decowski, M. P. Di Gangi, P. Di Pede, S. Di Giovanni, A. Di Stefano, R. Diglio, S. Elykov, A. Farrell, S. Ferella, A. D. Fischer, H. Fulgione, W. Gaemers, P. Gaior, R. Galloway, M. Gao, F. Glade-Beucke, R. Grandi, L. Grigat, J. Higuera, A. Hils, C. Hoetzsch, L. Howlett, J. Iacovacci, M. Itow, Y. Jakob, J. Joerg, F. Joy, A. Kato, N. Kavrigin, P. Kazama, S. Kobayashi, M. Koltman, G. Kopec, A. Landsman, H. Lang, R. F. Levinson, L. Li, I. Li, S. Liang, S. Lindemann, S. Lindner, M. Liu, K. Lombardi, F. Long, J. Lopes, J. A. M. Ma, Y. Macolino, C. Mahlstedt, J. Mancuso, A. Manenti, L. Manfredini, A. Marignetti, F. Undagoitia, T. Marrodán Martens, K. Masbou, J. Masson, D. Masson, E. Mastroianni, S. Messina, M. Miuchi, K. Mizukoshi, K. Molinario, A. Moriyama, S. Morå, K. Mosbacher, Y. Murra, M. Müller, J. Ni, K. Oberlack, U. Paetsch, B. Palacio, J. Peres, R. Pienaar, J. Pierre, M. Pizzella, V. Plante, G. Qi, J. Qin, J. García, D. Ramírez Reichard, S. Rocchetti, A. Rupp, N. Sanchez, L. Santos, J. M. F. dos Sarnoff, I. Sartorelli, G. Schreiner, J. Schulte, D. Eißing, H. Schulze Schumann, M. Lavina, L. Scotto Selvi, M. Semeria, F. Shagin, P. Shenyang, S. Shockley, E. Silva, M. Simgen, H. Takeda, A. Tan, P. -L. Terliuk, A. Thers, D. Toschi, F. Trinchero, G. Tunnell, C. Tönnies, F. Valerius, K. Volta, G. Wei, Y. Weinheimer, C. Weiss, M. Wenz, D. Wittweg, C. Wolf, T. Xu, Z. Yamashita, M. Yang, L. Ye, J. Yuan, L. Zavattini, G. Zhang, Y. Zhong, M. Zhu, T. Zopounidis, J. P.
author_facet	Aprile, E. Abe, K. Agostini, F. Maouloud, S. Ahmed Alfonsi, M. Althueser, L. Angelino, E. Angevaare, J. R. Antochi, V. C. Martin, D. Antón Arneodo, F. Baudis, L. Baxter, A. L. Bellagamba, L. Bernard, A. Biondi, R. Bismark, A. Brown, A. Bruenner, S. Bruno, G. Budnik, R. Capelli, C. Cardoso, J. M. R. Cichon, D. Cimmino, B. Clark, M. Colijn, A. P. Conrad, J. Cuenca-García, J. J. Cussonneau, J. P. D'Andrea, V. Decowski, M. P. Di Gangi, P. Di Pede, S. Di Giovanni, A. Di Stefano, R. Diglio, S. Elykov, A. Farrell, S. Ferella, A. D. Fischer, H. Fulgione, W. Gaemers, P. Gaior, R. Galloway, M. Gao, F. Glade-Beucke, R. Grandi, L. Grigat, J. Higuera, A. Hils, C. Hoetzsch, L. Howlett, J. Iacovacci, M. Itow, Y. Jakob, J. Joerg, F. Joy, A. Kato, N. Kavrigin, P. Kazama, S. Kobayashi, M. Koltman, G. Kopec, A. Landsman, H. Lang, R. F. Levinson, L. Li, I. Li, S. Liang, S. Lindemann, S. Lindner, M. Liu, K. Lombardi, F. Long, J. Lopes, J. A. M. Ma, Y. Macolino, C. Mahlstedt, J. Mancuso, A. Manenti, L. Manfredini, A. Marignetti, F. Undagoitia, T. Marrodán Martens, K. Masbou, J. Masson, D. Masson, E. Mastroianni, S. Messina, M. Miuchi, K. Mizukoshi, K. Molinario, A. Moriyama, S. Morå, K. Mosbacher, Y. Murra, M. Müller, J. Ni, K. Oberlack, U. Paetsch, B. Palacio, J. Peres, R. Pienaar, J. Pierre, M. Pizzella, V. Plante, G. Qi, J. Qin, J. García, D. Ramírez Reichard, S. Rocchetti, A. Rupp, N. Sanchez, L. Santos, J. M. F. dos Sarnoff, I. Sartorelli, G. Schreiner, J. Schulte, D. Eißing, H. Schulze Schumann, M. Lavina, L. Scotto Selvi, M. Semeria, F. Shagin, P. Shenyang, S. Shockley, E. Silva, M. Simgen, H. Takeda, A. Tan, P. -L. Terliuk, A. Thers, D. Toschi, F. Trinchero, G. Tunnell, C. Tönnies, F. Valerius, K. Volta, G. Wei, Y. Weinheimer, C. Weiss, M. Wenz, D. Wittweg, C. Wolf, T. Xu, Z. Yamashita, M. Yang, L. Ye, J. Yuan, L. Zavattini, G. Zhang, Y. Zhong, M. Zhu, T. Zopounidis, J. P.
contents	Delayed single- and few-electron emissions plague dual-phase time projection chambers, limiting their potential to search for light-mass dark matter. This paper examines the origins of these events in the XENON1T experiment. Characterization of the intensity of delayed electron backgrounds shows that the resulting emissions are correlated, in time and position, with high-energy events and can effectively be vetoed. In this work we extend previous S2-only analyses down to a single electron. From this analysis, after removing the correlated backgrounds, we observe rates < 30 events/(electronkgday) in the region of interest spanning 1 to 5 electrons. We derive 90% confidence upper limits for dark matter-electron scattering, first direct limits on the electric dipole, magnetic dipole, and anapole interactions, and bosonic dark matter models, where we exclude new parameter space for dark photons and solar dark photons.
format	Preprint
id	arxiv_https___arxiv_org_abs_2112_12116
institution	arXiv
publishDate	2021
record_format	arxiv
spellingShingle	Emission of Single and Few Electrons in XENON1T and Limits on Light Dark Matter Aprile, E. Abe, K. Agostini, F. Maouloud, S. Ahmed Alfonsi, M. Althueser, L. Angelino, E. Angevaare, J. R. Antochi, V. C. Martin, D. Antón Arneodo, F. Baudis, L. Baxter, A. L. Bellagamba, L. Bernard, A. Biondi, R. Bismark, A. Brown, A. Bruenner, S. Bruno, G. Budnik, R. Capelli, C. Cardoso, J. M. R. Cichon, D. Cimmino, B. Clark, M. Colijn, A. P. Conrad, J. Cuenca-García, J. J. Cussonneau, J. P. D'Andrea, V. Decowski, M. P. Di Gangi, P. Di Pede, S. Di Giovanni, A. Di Stefano, R. Diglio, S. Elykov, A. Farrell, S. Ferella, A. D. Fischer, H. Fulgione, W. Gaemers, P. Gaior, R. Galloway, M. Gao, F. Glade-Beucke, R. Grandi, L. Grigat, J. Higuera, A. Hils, C. Hoetzsch, L. Howlett, J. Iacovacci, M. Itow, Y. Jakob, J. Joerg, F. Joy, A. Kato, N. Kavrigin, P. Kazama, S. Kobayashi, M. Koltman, G. Kopec, A. Landsman, H. Lang, R. F. Levinson, L. Li, I. Li, S. Liang, S. Lindemann, S. Lindner, M. Liu, K. Lombardi, F. Long, J. Lopes, J. A. M. Ma, Y. Macolino, C. Mahlstedt, J. Mancuso, A. Manenti, L. Manfredini, A. Marignetti, F. Undagoitia, T. Marrodán Martens, K. Masbou, J. Masson, D. Masson, E. Mastroianni, S. Messina, M. Miuchi, K. Mizukoshi, K. Molinario, A. Moriyama, S. Morå, K. Mosbacher, Y. Murra, M. Müller, J. Ni, K. Oberlack, U. Paetsch, B. Palacio, J. Peres, R. Pienaar, J. Pierre, M. Pizzella, V. Plante, G. Qi, J. Qin, J. García, D. Ramírez Reichard, S. Rocchetti, A. Rupp, N. Sanchez, L. Santos, J. M. F. dos Sarnoff, I. Sartorelli, G. Schreiner, J. Schulte, D. Eißing, H. Schulze Schumann, M. Lavina, L. Scotto Selvi, M. Semeria, F. Shagin, P. Shenyang, S. Shockley, E. Silva, M. Simgen, H. Takeda, A. Tan, P. -L. Terliuk, A. Thers, D. Toschi, F. Trinchero, G. Tunnell, C. Tönnies, F. Valerius, K. Volta, G. Wei, Y. Weinheimer, C. Weiss, M. Wenz, D. Wittweg, C. Wolf, T. Xu, Z. Yamashita, M. Yang, L. Ye, J. Yuan, L. Zavattini, G. Zhang, Y. Zhong, M. Zhu, T. Zopounidis, J. P. High Energy Physics - Experiment Instrumentation and Detectors Delayed single- and few-electron emissions plague dual-phase time projection chambers, limiting their potential to search for light-mass dark matter. This paper examines the origins of these events in the XENON1T experiment. Characterization of the intensity of delayed electron backgrounds shows that the resulting emissions are correlated, in time and position, with high-energy events and can effectively be vetoed. In this work we extend previous S2-only analyses down to a single electron. From this analysis, after removing the correlated backgrounds, we observe rates < 30 events/(electronkgday) in the region of interest spanning 1 to 5 electrons. We derive 90% confidence upper limits for dark matter-electron scattering, first direct limits on the electric dipole, magnetic dipole, and anapole interactions, and bosonic dark matter models, where we exclude new parameter space for dark photons and solar dark photons.
title	Emission of Single and Few Electrons in XENON1T and Limits on Light Dark Matter
topic	High Energy Physics - Experiment Instrumentation and Detectors
url	https://arxiv.org/abs/2112.12116