Cover Image

Low-Energy Nuclear Recoil Calibration of XENONnT with a $^{88}$YBe Photoneutron Source

Fuente: arXiv

Saved in:

Bibliographic Details
Main Authors:	XENON Collaboration, Aprile, E., Aalbers, J., Abe, K., Maouloud, S. Ahmed, Althueser, L., Andrieu, B., Angelino, E., Martin, D. Antón, Arneodo, F., Baudis, L., Bazyk, M., Bellagamba, L., Biondi, R., Bismark, A., Boese, K., Brown, A., Bruno, G., Budnik, R., Cai, C., Capelli, C., Cardoso, J. M. R., Chávez, A. P. Cimental, Colijn, A. P., Conrad, J., Cuenca-García, J. J., D'Andrea, V., Garcia, L. C. Daniel, Decowski, M. P., Deisting, A., Di Donato, C., Di Gangi, P., Diglio, S., Eitel, K., Morabit, S. el, Elykov, A., Ferella, A. D., Ferrari, C., Fischer, H., Flehmke, T., Flierman, M., Fulgione, W., Fuselli, C., Gaemers, P., Gaior, R., Galloway, M., Gao, F., Ghosh, S., Giacomobono, R., Glade-Beucke, R., Grandi, L., Grigat, J., Guan, H., Guida, M., Gyorgy, P., Hammann, R., Higuera, A., Hils, C., Hoetzsch, L., Hood, N. F., Iacovacci, M., Itow, Y., Jakob, J., Joerg, F., Kaminaga, Y., Kara, M., Kavrigin, P., Kazama, S., Kharbanda, P., Kobayashi, M., Koke, D., Kopec, A., Landsman, H., Lang, R. F., Levinson, L., Li, I., Li, S., Liang, S., Liang, Z., Lin, Y. T., Lindemann, S., Lindner, M., Liu, K., Liu, M., Loizeau, J., Lombardi, F., Long, J., Lopes, J. A. M., Luce, T., Ma, Y., Macolino, C., Mahlstedt, J., Mancuso, A., Manenti, L., Marignetti, F., Undagoitia, T. Marrodán, Martens, K., Masbou, J., Masson, E., Mastroianni, S., Melchiorre, A., Merz, J., Messina, M., Michael, A., Miuchi, K., Molinario, A., Moriyama, S., Morå, K., Mosbacher, Y., Murra, M., Müller, J., Ni, K., Oberlack, U., Paetsch, B., Pan, Y., Pellegrini, Q., Peres, R., Peters, C., Pienaar, J., Pierre, M., Plante, G., Pollmann, T. R., Principe, L., Qi, J., Qin, J., García, D. Ramírez, Rajado, M., Singh, R., Sanchez, L., Santos, J. M. F. dos, Sarnoff, I., Sartorelli, G., Schreiner, J., Schulte, P., Eißing, H. Schulze, Schumann, M., Lavina, L. Scotto, Selvi, M., Semeria, F., Shagin, P., Shi, S., Shi, J., Silva, M., Simgen, H., Szyszka, C., Takeda, A., Takeuchi, Y., Tan, P. L., Thers, D., Toschi, F., Trinchero, G., Tunnell, C. D., Tönnies, F., Valerius, K., Vecchi, S., Vetter, S., Solar, F. I. Villazon, Volta, G., Weinheimer, C., Weiss, M., Wenz, D., Wittweg, C., Wu, V. H. S., Xing, Y., Xu, D., Xu, Z., Yamashita, M., Yang, L., Ye, J., Yuan, L., Zavattini, G., Zhong, M.
Format:	Preprint
Published:	2024
Subjects:	Instrumentation and Detectors High Energy Physics - Experiment
Online Access:	Acceder al recurso
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!

_version_	1866914518535241728
author	XENON Collaboration Aprile, E. Aalbers, J. Abe, K. Maouloud, S. Ahmed Althueser, L. Andrieu, B. Angelino, E. Martin, D. Antón Arneodo, F. Baudis, L. Bazyk, M. Bellagamba, L. Biondi, R. Bismark, A. Boese, K. Brown, A. Bruno, G. Budnik, R. Cai, C. Capelli, C. Cardoso, J. M. R. Chávez, A. P. Cimental Colijn, A. P. Conrad, J. Cuenca-García, J. J. D'Andrea, V. Garcia, L. C. Daniel Decowski, M. P. Deisting, A. Di Donato, C. Di Gangi, P. Diglio, S. Eitel, K. Morabit, S. el Elykov, A. Ferella, A. D. Ferrari, C. Fischer, H. Flehmke, T. Flierman, M. Fulgione, W. Fuselli, C. Gaemers, P. Gaior, R. Galloway, M. Gao, F. Ghosh, S. Giacomobono, R. Glade-Beucke, R. Grandi, L. Grigat, J. Guan, H. Guida, M. Gyorgy, P. Hammann, R. Higuera, A. Hils, C. Hoetzsch, L. Hood, N. F. Iacovacci, M. Itow, Y. Jakob, J. Joerg, F. Kaminaga, Y. Kara, M. Kavrigin, P. Kazama, S. Kharbanda, P. Kobayashi, M. Koke, D. Kopec, A. Landsman, H. Lang, R. F. Levinson, L. Li, I. Li, S. Liang, S. Liang, Z. Lin, Y. T. Lindemann, S. Lindner, M. Liu, K. Liu, M. Loizeau, J. Lombardi, F. Long, J. Lopes, J. A. M. Luce, T. Ma, Y. Macolino, C. Mahlstedt, J. Mancuso, A. Manenti, L. Marignetti, F. Undagoitia, T. Marrodán Martens, K. Masbou, J. Masson, E. Mastroianni, S. Melchiorre, A. Merz, J. Messina, M. Michael, A. Miuchi, K. Molinario, A. Moriyama, S. Morå, K. Mosbacher, Y. Murra, M. Müller, J. Ni, K. Oberlack, U. Paetsch, B. Pan, Y. Pellegrini, Q. Peres, R. Peters, C. Pienaar, J. Pierre, M. Plante, G. Pollmann, T. R. Principe, L. Qi, J. Qin, J. García, D. Ramírez Rajado, M. Singh, R. Sanchez, L. Santos, J. M. F. dos Sarnoff, I. Sartorelli, G. Schreiner, J. Schulte, P. Eißing, H. Schulze Schumann, M. Lavina, L. Scotto Selvi, M. Semeria, F. Shagin, P. Shi, S. Shi, J. Silva, M. Simgen, H. Szyszka, C. Takeda, A. Takeuchi, Y. Tan, P. L. Thers, D. Toschi, F. Trinchero, G. Tunnell, C. D. Tönnies, F. Valerius, K. Vecchi, S. Vetter, S. Solar, F. I. Villazon Volta, G. Weinheimer, C. Weiss, M. Wenz, D. Wittweg, C. Wu, V. H. S. Xing, Y. Xu, D. Xu, Z. Yamashita, M. Yang, L. Ye, J. Yuan, L. Zavattini, G. Zhong, M.
author_facet	XENON Collaboration Aprile, E. Aalbers, J. Abe, K. Maouloud, S. Ahmed Althueser, L. Andrieu, B. Angelino, E. Martin, D. Antón Arneodo, F. Baudis, L. Bazyk, M. Bellagamba, L. Biondi, R. Bismark, A. Boese, K. Brown, A. Bruno, G. Budnik, R. Cai, C. Capelli, C. Cardoso, J. M. R. Chávez, A. P. Cimental Colijn, A. P. Conrad, J. Cuenca-García, J. J. D'Andrea, V. Garcia, L. C. Daniel Decowski, M. P. Deisting, A. Di Donato, C. Di Gangi, P. Diglio, S. Eitel, K. Morabit, S. el Elykov, A. Ferella, A. D. Ferrari, C. Fischer, H. Flehmke, T. Flierman, M. Fulgione, W. Fuselli, C. Gaemers, P. Gaior, R. Galloway, M. Gao, F. Ghosh, S. Giacomobono, R. Glade-Beucke, R. Grandi, L. Grigat, J. Guan, H. Guida, M. Gyorgy, P. Hammann, R. Higuera, A. Hils, C. Hoetzsch, L. Hood, N. F. Iacovacci, M. Itow, Y. Jakob, J. Joerg, F. Kaminaga, Y. Kara, M. Kavrigin, P. Kazama, S. Kharbanda, P. Kobayashi, M. Koke, D. Kopec, A. Landsman, H. Lang, R. F. Levinson, L. Li, I. Li, S. Liang, S. Liang, Z. Lin, Y. T. Lindemann, S. Lindner, M. Liu, K. Liu, M. Loizeau, J. Lombardi, F. Long, J. Lopes, J. A. M. Luce, T. Ma, Y. Macolino, C. Mahlstedt, J. Mancuso, A. Manenti, L. Marignetti, F. Undagoitia, T. Marrodán Martens, K. Masbou, J. Masson, E. Mastroianni, S. Melchiorre, A. Merz, J. Messina, M. Michael, A. Miuchi, K. Molinario, A. Moriyama, S. Morå, K. Mosbacher, Y. Murra, M. Müller, J. Ni, K. Oberlack, U. Paetsch, B. Pan, Y. Pellegrini, Q. Peres, R. Peters, C. Pienaar, J. Pierre, M. Plante, G. Pollmann, T. R. Principe, L. Qi, J. Qin, J. García, D. Ramírez Rajado, M. Singh, R. Sanchez, L. Santos, J. M. F. dos Sarnoff, I. Sartorelli, G. Schreiner, J. Schulte, P. Eißing, H. Schulze Schumann, M. Lavina, L. Scotto Selvi, M. Semeria, F. Shagin, P. Shi, S. Shi, J. Silva, M. Simgen, H. Szyszka, C. Takeda, A. Takeuchi, Y. Tan, P. L. Thers, D. Toschi, F. Trinchero, G. Tunnell, C. D. Tönnies, F. Valerius, K. Vecchi, S. Vetter, S. Solar, F. I. Villazon Volta, G. Weinheimer, C. Weiss, M. Wenz, D. Wittweg, C. Wu, V. H. S. Xing, Y. Xu, D. Xu, Z. Yamashita, M. Yang, L. Ye, J. Yuan, L. Zavattini, G. Zhong, M.
contents	Characterizing low-energy, keV-range nuclear recoils near the detector threshold is one of the major challenges for large direct dark matter detectors. To that end, we have successfully used a Yttrium-Beryllium photoneutron source that emits 152 keV neutrons for the calibration of the light and charge yields of the XENONnT experiment for the first time. After data selection, we accumulated 474 events from 183 hours of exposure with this source. The expected background was $55 \pm 12$ accidental coincidence events, estimated using a dedicated 152 hour background calibration run with a Yttrium-PVC gamma-only source and data-driven modeling. From these calibrations, we extracted the light (charge) yield for liquid xenon at our field strength of 23 V/cm between 0.3 (0.7) keV$_{\rm NR}$ and 5.0 keV$_{\rm NR}$. This calibration is crucial for accurately measuring the solar $^8$B neutrino coherent elastic neutrino-nucleus scattering and searching for light dark matter particles with masses below 12 GeV/c$^2$.
format	Preprint
id	arxiv_https___arxiv_org_abs_2412_10451
institution	arXiv
publishDate	2024
record_format	arxiv
spellingShingle	Low-Energy Nuclear Recoil Calibration of XENONnT with a $^{88}$YBe Photoneutron Source XENON Collaboration Aprile, E. Aalbers, J. Abe, K. Maouloud, S. Ahmed Althueser, L. Andrieu, B. Angelino, E. Martin, D. Antón Arneodo, F. Baudis, L. Bazyk, M. Bellagamba, L. Biondi, R. Bismark, A. Boese, K. Brown, A. Bruno, G. Budnik, R. Cai, C. Capelli, C. Cardoso, J. M. R. Chávez, A. P. Cimental Colijn, A. P. Conrad, J. Cuenca-García, J. J. D'Andrea, V. Garcia, L. C. Daniel Decowski, M. P. Deisting, A. Di Donato, C. Di Gangi, P. Diglio, S. Eitel, K. Morabit, S. el Elykov, A. Ferella, A. D. Ferrari, C. Fischer, H. Flehmke, T. Flierman, M. Fulgione, W. Fuselli, C. Gaemers, P. Gaior, R. Galloway, M. Gao, F. Ghosh, S. Giacomobono, R. Glade-Beucke, R. Grandi, L. Grigat, J. Guan, H. Guida, M. Gyorgy, P. Hammann, R. Higuera, A. Hils, C. Hoetzsch, L. Hood, N. F. Iacovacci, M. Itow, Y. Jakob, J. Joerg, F. Kaminaga, Y. Kara, M. Kavrigin, P. Kazama, S. Kharbanda, P. Kobayashi, M. Koke, D. Kopec, A. Landsman, H. Lang, R. F. Levinson, L. Li, I. Li, S. Liang, S. Liang, Z. Lin, Y. T. Lindemann, S. Lindner, M. Liu, K. Liu, M. Loizeau, J. Lombardi, F. Long, J. Lopes, J. A. M. Luce, T. Ma, Y. Macolino, C. Mahlstedt, J. Mancuso, A. Manenti, L. Marignetti, F. Undagoitia, T. Marrodán Martens, K. Masbou, J. Masson, E. Mastroianni, S. Melchiorre, A. Merz, J. Messina, M. Michael, A. Miuchi, K. Molinario, A. Moriyama, S. Morå, K. Mosbacher, Y. Murra, M. Müller, J. Ni, K. Oberlack, U. Paetsch, B. Pan, Y. Pellegrini, Q. Peres, R. Peters, C. Pienaar, J. Pierre, M. Plante, G. Pollmann, T. R. Principe, L. Qi, J. Qin, J. García, D. Ramírez Rajado, M. Singh, R. Sanchez, L. Santos, J. M. F. dos Sarnoff, I. Sartorelli, G. Schreiner, J. Schulte, P. Eißing, H. Schulze Schumann, M. Lavina, L. Scotto Selvi, M. Semeria, F. Shagin, P. Shi, S. Shi, J. Silva, M. Simgen, H. Szyszka, C. Takeda, A. Takeuchi, Y. Tan, P. L. Thers, D. Toschi, F. Trinchero, G. Tunnell, C. D. Tönnies, F. Valerius, K. Vecchi, S. Vetter, S. Solar, F. I. Villazon Volta, G. Weinheimer, C. Weiss, M. Wenz, D. Wittweg, C. Wu, V. H. S. Xing, Y. Xu, D. Xu, Z. Yamashita, M. Yang, L. Ye, J. Yuan, L. Zavattini, G. Zhong, M. Instrumentation and Detectors High Energy Physics - Experiment Characterizing low-energy, keV-range nuclear recoils near the detector threshold is one of the major challenges for large direct dark matter detectors. To that end, we have successfully used a Yttrium-Beryllium photoneutron source that emits 152 keV neutrons for the calibration of the light and charge yields of the XENONnT experiment for the first time. After data selection, we accumulated 474 events from 183 hours of exposure with this source. The expected background was $55 \pm 12$ accidental coincidence events, estimated using a dedicated 152 hour background calibration run with a Yttrium-PVC gamma-only source and data-driven modeling. From these calibrations, we extracted the light (charge) yield for liquid xenon at our field strength of 23 V/cm between 0.3 (0.7) keV$_{\rm NR}$ and 5.0 keV$_{\rm NR}$. This calibration is crucial for accurately measuring the solar $^8$B neutrino coherent elastic neutrino-nucleus scattering and searching for light dark matter particles with masses below 12 GeV/c$^2$.
title	Low-Energy Nuclear Recoil Calibration of XENONnT with a $^{88}$YBe Photoneutron Source
topic	Instrumentation and Detectors High Energy Physics - Experiment
url	https://arxiv.org/abs/2412.10451