Buchumschlag

Searches for Light Dark Matter and Evidence of Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering of Solar Neutrinos with the LUX-ZEPLIN (LZ) Experiment

Fuente: arXiv

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser:	Akerib, D. S., Musalhi, A. K. Al, Alder, F., Almquist, B. J., Amarasinghe, C. S., Ames, A., Anderson, T. J., Angelides, N., Araújo, H. M., Armstrong, J. E., Arthurs, M., Baker, A., Balashov, S., Bang, J., Bargemann, J. W., Barillier, E. E., Bauer, D., Beattie, K., Bhatti, A., Biesiadzinski, T. P., Birch, H. J., Bishop, E., Blockinger, G. M., Brew, C. A. J., Brás, P., Burdin, S., Carmona-Benitez, M. C., Carter, M., Chawla, A., Chen, H., Chin, Y. T., Chott, N. I., Contreras, S., Converse, M. V., Coronel, R., Cottle, A., Cox, G., Curran, D., Dahl, C. E., Darlington, I., Dave, S., David, A., Delgaudio, J., Dey, S., de Viveiros, L., Di Felice, L., Ding, C., Dobson, J. E. Y., Druszkiewicz, E., Dubey, S., Dunbar, C. L., Eriksen, S. R., Fayer, S., Fearon, N. M., Fieldhouse, N., Fiorucci, S., Flaecher, H., Fraser, E. D., Fruth, T. M. A., Gaemers, P. W., Gaitskell, R. J., Geffre, A., Genovesi, J., Ghag, C., Ghamsari, J., Ghosh, A., Ghosh, S., Gibbons, R., Gokhale, S., Green, J., van der Grinten, M. G. D., Haiston, J. J., Hall, C. R., Hall, T., Hampp, R. H, Haselschwardt, S. J., Hernandez, M. A., Hertel, S. A., Homenides, G. J., Horn, M., Huang, D. Q., Hunt, D., Jacquet, E., James, R. S., Jenkins, K., Kaboth, A. C., Kamaha, A. C., Kannichankandy, M. K., Khaitan, D., Khazov, A., Kim, J., Kim, Y. D., Kodroff, D., Korolkova, E. V., Kraus, H., Kravitz, S., Kreczko, L., Kudryavtsev, V. A., Lawes, C., Leonard, D. S., Lesko, K. T., Levy, C., Lin, J., Lindote, A., Lippincott, W. H., Long, J., Lopes, M. I., Lorenzon, W., Lu, C., Luitz, S., Ma, W., Mahajan, V., Majewski, P. A., Manalaysay, A., Mannino, R. L., Matheson, R. J., Maupin, C., McCarthy, M. E., McKinsey, D. N., McLaughlin, J., McLaughlin, J. B., McMonigle, R., Mitra, B., Mizrachi, E., Monzani, M. E., Morå, K., Morrison, E., Mount, B. J., Murdy, M., Murphy, A. St. J., Nelson, H. N., Neves, F., Nguyen, A., O'Brien, C. L., O'Shea, F. H., Olcina, I., Oliver-Mallory, K. C., Orpwood, J., Oyulmaz, K. Y, Palladino, K. J., Pannifer, N. J., Parveen, N., Patton, S. J., Penning, B., Pereira, G., Perry, E., Pershing, T., Piepke, A., Poudel, S. S., Qie, Y., Reichenbacher, J., Rhyne, C. A., Rischbieter, G. R. C., Ritchey, E., Riyat, H. S., Rosero, R., Rowe, N. J., Rushton, T., Rynders, D., Saltão, S., Santone, D., Sargeant, I., Sazzad, A. B. M. R., Schnee, R. W., Sehr, G., Shafer, B., Shaw, S., Sherman, W., Shi, K., Shutt, T., Silva, C., Sinev, G., Siniscalco, J., Slivar, A. M., Smith, R., Solovov, V. N., Sorensen, P., Soria, J., Sumner, T. J., Swain, A., Szydagis, M., Tiedt, D. R., Timalsina, M., Tovey, D. R., Tranter, J., Trask, M., Trengove, K., Tripathi, M., Usón, A., Vaitkus, A. C., Valentino, O., Velan, V., Wang, A., Wang, J. J., Wang, Y., Weeldreyer, L., Whitis, T. J., Wild, K., Williams, M., Winnicki, J., Wolf, L., Wolfs, F. L. H., Woodford, S., Woodward, D., Wright, C. J., Xia, Q., Xu, J., Xu, Y., Yeh, M., Yeum, D., Young, J., Zha, W., Zhang, H., Zhang, T., Zhou, Y.
Format:	Preprint
Veröffentlicht:	2025
Schlagworte:	High Energy Physics - Experiment
Online-Zugang:	Acceder al recurso
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!

_version_	1866914216626094080
author	Akerib, D. S. Musalhi, A. K. Al Alder, F. Almquist, B. J. Amarasinghe, C. S. Ames, A. Anderson, T. J. Angelides, N. Araújo, H. M. Armstrong, J. E. Arthurs, M. Baker, A. Balashov, S. Bang, J. Bargemann, J. W. Barillier, E. E. Bauer, D. Beattie, K. Bhatti, A. Biesiadzinski, T. P. Birch, H. J. Bishop, E. Blockinger, G. M. Brew, C. A. J. Brás, P. Burdin, S. Carmona-Benitez, M. C. Carter, M. Chawla, A. Chen, H. Chin, Y. T. Chott, N. I. Contreras, S. Converse, M. V. Coronel, R. Cottle, A. Cox, G. Curran, D. Dahl, C. E. Darlington, I. Dave, S. David, A. Delgaudio, J. Dey, S. de Viveiros, L. Di Felice, L. Ding, C. Dobson, J. E. Y. Druszkiewicz, E. Dubey, S. Dunbar, C. L. Eriksen, S. R. Fayer, S. Fearon, N. M. Fieldhouse, N. Fiorucci, S. Flaecher, H. Fraser, E. D. Fruth, T. M. A. Gaemers, P. W. Gaitskell, R. J. Geffre, A. Genovesi, J. Ghag, C. Ghamsari, J. Ghosh, A. Ghosh, S. Gibbons, R. Gokhale, S. Green, J. van der Grinten, M. G. D. Haiston, J. J. Hall, C. R. Hall, T. Hampp, R. H Haselschwardt, S. J. Hernandez, M. A. Hertel, S. A. Homenides, G. J. Horn, M. Huang, D. Q. Hunt, D. Jacquet, E. James, R. S. Jenkins, K. Kaboth, A. C. Kamaha, A. C. Kannichankandy, M. K. Khaitan, D. Khazov, A. Kim, J. Kim, Y. D. Kodroff, D. Korolkova, E. V. Kraus, H. Kravitz, S. Kreczko, L. Kudryavtsev, V. A. Lawes, C. Leonard, D. S. Lesko, K. T. Levy, C. Lin, J. Lindote, A. Lippincott, W. H. Long, J. Lopes, M. I. Lorenzon, W. Lu, C. Luitz, S. Ma, W. Mahajan, V. Majewski, P. A. Manalaysay, A. Mannino, R. L. Matheson, R. J. Maupin, C. McCarthy, M. E. McKinsey, D. N. McLaughlin, J. McLaughlin, J. B. McMonigle, R. Mitra, B. Mizrachi, E. Monzani, M. E. Morå, K. Morrison, E. Mount, B. J. Murdy, M. Murphy, A. St. J. Nelson, H. N. Neves, F. Nguyen, A. O'Brien, C. L. O'Shea, F. H. Olcina, I. Oliver-Mallory, K. C. Orpwood, J. Oyulmaz, K. Y Palladino, K. J. Pannifer, N. J. Parveen, N. Patton, S. J. Penning, B. Pereira, G. Perry, E. Pershing, T. Piepke, A. Poudel, S. S. Qie, Y. Reichenbacher, J. Rhyne, C. A. Rischbieter, G. R. C. Ritchey, E. Riyat, H. S. Rosero, R. Rowe, N. J. Rushton, T. Rynders, D. Saltão, S. Santone, D. Sargeant, I. Sazzad, A. B. M. R. Schnee, R. W. Sehr, G. Shafer, B. Shaw, S. Sherman, W. Shi, K. Shutt, T. Silva, C. Sinev, G. Siniscalco, J. Slivar, A. M. Smith, R. Solovov, V. N. Sorensen, P. Soria, J. Sumner, T. J. Swain, A. Szydagis, M. Tiedt, D. R. Timalsina, M. Tovey, D. R. Tranter, J. Trask, M. Trengove, K. Tripathi, M. Usón, A. Vaitkus, A. C. Valentino, O. Velan, V. Wang, A. Wang, J. J. Wang, Y. Weeldreyer, L. Whitis, T. J. Wild, K. Williams, M. Winnicki, J. Wolf, L. Wolfs, F. L. H. Woodford, S. Woodward, D. Wright, C. J. Xia, Q. Xu, J. Xu, Y. Yeh, M. Yeum, D. Young, J. Zha, W. Zhang, H. Zhang, T. Zhou, Y.
author_facet	Akerib, D. S. Musalhi, A. K. Al Alder, F. Almquist, B. J. Amarasinghe, C. S. Ames, A. Anderson, T. J. Angelides, N. Araújo, H. M. Armstrong, J. E. Arthurs, M. Baker, A. Balashov, S. Bang, J. Bargemann, J. W. Barillier, E. E. Bauer, D. Beattie, K. Bhatti, A. Biesiadzinski, T. P. Birch, H. J. Bishop, E. Blockinger, G. M. Brew, C. A. J. Brás, P. Burdin, S. Carmona-Benitez, M. C. Carter, M. Chawla, A. Chen, H. Chin, Y. T. Chott, N. I. Contreras, S. Converse, M. V. Coronel, R. Cottle, A. Cox, G. Curran, D. Dahl, C. E. Darlington, I. Dave, S. David, A. Delgaudio, J. Dey, S. de Viveiros, L. Di Felice, L. Ding, C. Dobson, J. E. Y. Druszkiewicz, E. Dubey, S. Dunbar, C. L. Eriksen, S. R. Fayer, S. Fearon, N. M. Fieldhouse, N. Fiorucci, S. Flaecher, H. Fraser, E. D. Fruth, T. M. A. Gaemers, P. W. Gaitskell, R. J. Geffre, A. Genovesi, J. Ghag, C. Ghamsari, J. Ghosh, A. Ghosh, S. Gibbons, R. Gokhale, S. Green, J. van der Grinten, M. G. D. Haiston, J. J. Hall, C. R. Hall, T. Hampp, R. H Haselschwardt, S. J. Hernandez, M. A. Hertel, S. A. Homenides, G. J. Horn, M. Huang, D. Q. Hunt, D. Jacquet, E. James, R. S. Jenkins, K. Kaboth, A. C. Kamaha, A. C. Kannichankandy, M. K. Khaitan, D. Khazov, A. Kim, J. Kim, Y. D. Kodroff, D. Korolkova, E. V. Kraus, H. Kravitz, S. Kreczko, L. Kudryavtsev, V. A. Lawes, C. Leonard, D. S. Lesko, K. T. Levy, C. Lin, J. Lindote, A. Lippincott, W. H. Long, J. Lopes, M. I. Lorenzon, W. Lu, C. Luitz, S. Ma, W. Mahajan, V. Majewski, P. A. Manalaysay, A. Mannino, R. L. Matheson, R. J. Maupin, C. McCarthy, M. E. McKinsey, D. N. McLaughlin, J. McLaughlin, J. B. McMonigle, R. Mitra, B. Mizrachi, E. Monzani, M. E. Morå, K. Morrison, E. Mount, B. J. Murdy, M. Murphy, A. St. J. Nelson, H. N. Neves, F. Nguyen, A. O'Brien, C. L. O'Shea, F. H. Olcina, I. Oliver-Mallory, K. C. Orpwood, J. Oyulmaz, K. Y Palladino, K. J. Pannifer, N. J. Parveen, N. Patton, S. J. Penning, B. Pereira, G. Perry, E. Pershing, T. Piepke, A. Poudel, S. S. Qie, Y. Reichenbacher, J. Rhyne, C. A. Rischbieter, G. R. C. Ritchey, E. Riyat, H. S. Rosero, R. Rowe, N. J. Rushton, T. Rynders, D. Saltão, S. Santone, D. Sargeant, I. Sazzad, A. B. M. R. Schnee, R. W. Sehr, G. Shafer, B. Shaw, S. Sherman, W. Shi, K. Shutt, T. Silva, C. Sinev, G. Siniscalco, J. Slivar, A. M. Smith, R. Solovov, V. N. Sorensen, P. Soria, J. Sumner, T. J. Swain, A. Szydagis, M. Tiedt, D. R. Timalsina, M. Tovey, D. R. Tranter, J. Trask, M. Trengove, K. Tripathi, M. Usón, A. Vaitkus, A. C. Valentino, O. Velan, V. Wang, A. Wang, J. J. Wang, Y. Weeldreyer, L. Whitis, T. J. Wild, K. Williams, M. Winnicki, J. Wolf, L. Wolfs, F. L. H. Woodford, S. Woodward, D. Wright, C. J. Xia, Q. Xu, J. Xu, Y. Yeh, M. Yeum, D. Young, J. Zha, W. Zhang, H. Zhang, T. Zhou, Y.
contents	We present searches for light dark matter (DM) with masses 3-9 GeV/$c^2$ in the presence of coherent elastic neutrino-nucleus scattering (CE$ν$NS) from $^{8}$B solar neutrinos with the LUX-ZEPLIN experiment. This analysis uses a 5.7 tonne-year exposure with data collected between March 2023 and April 2025. In an energy range spanning 1-6 keV, we report no significant excess of events attributable to dark matter nuclear recoils, but we observe a significant signal from $^{8}$B CE$ν$NS interactions that is consistent with expectation. We set world-leading limits on spin-independent and spin-dependent-neutron DM-nucleon interactions for masses down to 5 GeV/$c^2$. In the no-dark-matter scenario, we observe a signal consistent with $^{8}$B CE$ν$NS events, corresponding to a $4.5σ$ statistical significance. This is the most significant evidence of $^{8}$B CE$ν$NS interactions and is enabled by robust background modeling and mitigation techniques. This demonstrates LZ's ability to detect rare signals at keV-scale energies.
format	Preprint
id	arxiv_https___arxiv_org_abs_2512_08065
institution	arXiv
publishDate	2025
record_format	arxiv
spellingShingle	Searches for Light Dark Matter and Evidence of Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering of Solar Neutrinos with the LUX-ZEPLIN (LZ) Experiment Akerib, D. S. Musalhi, A. K. Al Alder, F. Almquist, B. J. Amarasinghe, C. S. Ames, A. Anderson, T. J. Angelides, N. Araújo, H. M. Armstrong, J. E. Arthurs, M. Baker, A. Balashov, S. Bang, J. Bargemann, J. W. Barillier, E. E. Bauer, D. Beattie, K. Bhatti, A. Biesiadzinski, T. P. Birch, H. J. Bishop, E. Blockinger, G. M. Brew, C. A. J. Brás, P. Burdin, S. Carmona-Benitez, M. C. Carter, M. Chawla, A. Chen, H. Chin, Y. T. Chott, N. I. Contreras, S. Converse, M. V. Coronel, R. Cottle, A. Cox, G. Curran, D. Dahl, C. E. Darlington, I. Dave, S. David, A. Delgaudio, J. Dey, S. de Viveiros, L. Di Felice, L. Ding, C. Dobson, J. E. Y. Druszkiewicz, E. Dubey, S. Dunbar, C. L. Eriksen, S. R. Fayer, S. Fearon, N. M. Fieldhouse, N. Fiorucci, S. Flaecher, H. Fraser, E. D. Fruth, T. M. A. Gaemers, P. W. Gaitskell, R. J. Geffre, A. Genovesi, J. Ghag, C. Ghamsari, J. Ghosh, A. Ghosh, S. Gibbons, R. Gokhale, S. Green, J. van der Grinten, M. G. D. Haiston, J. J. Hall, C. R. Hall, T. Hampp, R. H Haselschwardt, S. J. Hernandez, M. A. Hertel, S. A. Homenides, G. J. Horn, M. Huang, D. Q. Hunt, D. Jacquet, E. James, R. S. Jenkins, K. Kaboth, A. C. Kamaha, A. C. Kannichankandy, M. K. Khaitan, D. Khazov, A. Kim, J. Kim, Y. D. Kodroff, D. Korolkova, E. V. Kraus, H. Kravitz, S. Kreczko, L. Kudryavtsev, V. A. Lawes, C. Leonard, D. S. Lesko, K. T. Levy, C. Lin, J. Lindote, A. Lippincott, W. H. Long, J. Lopes, M. I. Lorenzon, W. Lu, C. Luitz, S. Ma, W. Mahajan, V. Majewski, P. A. Manalaysay, A. Mannino, R. L. Matheson, R. J. Maupin, C. McCarthy, M. E. McKinsey, D. N. McLaughlin, J. McLaughlin, J. B. McMonigle, R. Mitra, B. Mizrachi, E. Monzani, M. E. Morå, K. Morrison, E. Mount, B. J. Murdy, M. Murphy, A. St. J. Nelson, H. N. Neves, F. Nguyen, A. O'Brien, C. L. O'Shea, F. H. Olcina, I. Oliver-Mallory, K. C. Orpwood, J. Oyulmaz, K. Y Palladino, K. J. Pannifer, N. J. Parveen, N. Patton, S. J. Penning, B. Pereira, G. Perry, E. Pershing, T. Piepke, A. Poudel, S. S. Qie, Y. Reichenbacher, J. Rhyne, C. A. Rischbieter, G. R. C. Ritchey, E. Riyat, H. S. Rosero, R. Rowe, N. J. Rushton, T. Rynders, D. Saltão, S. Santone, D. Sargeant, I. Sazzad, A. B. M. R. Schnee, R. W. Sehr, G. Shafer, B. Shaw, S. Sherman, W. Shi, K. Shutt, T. Silva, C. Sinev, G. Siniscalco, J. Slivar, A. M. Smith, R. Solovov, V. N. Sorensen, P. Soria, J. Sumner, T. J. Swain, A. Szydagis, M. Tiedt, D. R. Timalsina, M. Tovey, D. R. Tranter, J. Trask, M. Trengove, K. Tripathi, M. Usón, A. Vaitkus, A. C. Valentino, O. Velan, V. Wang, A. Wang, J. J. Wang, Y. Weeldreyer, L. Whitis, T. J. Wild, K. Williams, M. Winnicki, J. Wolf, L. Wolfs, F. L. H. Woodford, S. Woodward, D. Wright, C. J. Xia, Q. Xu, J. Xu, Y. Yeh, M. Yeum, D. Young, J. Zha, W. Zhang, H. Zhang, T. Zhou, Y. High Energy Physics - Experiment We present searches for light dark matter (DM) with masses 3-9 GeV/$c^2$ in the presence of coherent elastic neutrino-nucleus scattering (CE$ν$NS) from $^{8}$B solar neutrinos with the LUX-ZEPLIN experiment. This analysis uses a 5.7 tonne-year exposure with data collected between March 2023 and April 2025. In an energy range spanning 1-6 keV, we report no significant excess of events attributable to dark matter nuclear recoils, but we observe a significant signal from $^{8}$B CE$ν$NS interactions that is consistent with expectation. We set world-leading limits on spin-independent and spin-dependent-neutron DM-nucleon interactions for masses down to 5 GeV/$c^2$. In the no-dark-matter scenario, we observe a signal consistent with $^{8}$B CE$ν$NS events, corresponding to a $4.5σ$ statistical significance. This is the most significant evidence of $^{8}$B CE$ν$NS interactions and is enabled by robust background modeling and mitigation techniques. This demonstrates LZ's ability to detect rare signals at keV-scale energies.
title	Searches for Light Dark Matter and Evidence of Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering of Solar Neutrinos with the LUX-ZEPLIN (LZ) Experiment
topic	High Energy Physics - Experiment
url	https://arxiv.org/abs/2512.08065