Search for Dark-Matter-Nucleon Interactions via Migdal Effect with DarkSide-50

Dark matter elastic scattering off nuclei can result in the excitation and ionization of the recoiling atom through the so-called Migdal effect. The energy deposition from the ionization electron adds to the energy deposited by the recoiling nuclear system and allows for the detection of interactions of sub-GeV/c^{2} mass dark matter. We present new constraints for sub-GeV/c^{2} dark matter using the dual-phase liquid argon time projection chamber of the DarkSide-50 experiment with an exposure of (12 306±184)  kg d. The analysis is based on the ionization signal alone and significantly enhances the sensitivity of DarkSide-50, enabling sensitivity to dark matter with masses down to 40  MeV/c^{2}. Furthermore, it sets the most stringent upper limit on the spin independent dark matter nucleon cross section for masses below 3.6  GeV/c^{2}.

Medienart:

E-Artikel

Erscheinungsjahr:

2023

Erschienen:

2023

Enthalten in:

Zur Gesamtaufnahme - volume:130

Enthalten in:

Physical review letters - 130(2023), 10 vom: 10. März, Seite 101001

Sprache:

Englisch

Beteiligte Personen:

Agnes, P [VerfasserIn]
Albuquerque, I F M [VerfasserIn]
Alexander, T [VerfasserIn]
Alton, A K [VerfasserIn]
Ave, M [VerfasserIn]
Back, H O [VerfasserIn]
Batignani, G [VerfasserIn]
Biery, K [VerfasserIn]
Bocci, V [VerfasserIn]
Bonivento, W M [VerfasserIn]
Bottino, B [VerfasserIn]
Bussino, S [VerfasserIn]
Cadeddu, M [VerfasserIn]
Cadoni, M [VerfasserIn]
Calaprice, F [VerfasserIn]
Caminata, A [VerfasserIn]
Campos, M D [VerfasserIn]
Canci, N [VerfasserIn]
Caravati, M [VerfasserIn]
Cargioli, N [VerfasserIn]
Cariello, M [VerfasserIn]
Carlini, M [VerfasserIn]
Cataudella, V [VerfasserIn]
Cavalcante, P [VerfasserIn]
Cavuoti, S [VerfasserIn]
Chashin, S [VerfasserIn]
Chepurnov, A [VerfasserIn]
Cicalò, C [VerfasserIn]
Covone, G [VerfasserIn]
D'Angelo, D [VerfasserIn]
Davini, S [VerfasserIn]
De Candia, A [VerfasserIn]
De Cecco, S [VerfasserIn]
De Filippis, G [VerfasserIn]
De Rosa, G [VerfasserIn]
Derbin, A V [VerfasserIn]
Devoto, A [VerfasserIn]
D'Incecco, M [VerfasserIn]
Dionisi, C [VerfasserIn]
Dordei, F [VerfasserIn]
Downing, M [VerfasserIn]
D'Urso, D [VerfasserIn]
Fairbairn, M [VerfasserIn]
Fiorillo, G [VerfasserIn]
Franco, D [VerfasserIn]
Gabriele, F [VerfasserIn]
Galbiati, C [VerfasserIn]
Ghiano, C [VerfasserIn]
Giganti, C [VerfasserIn]
Giovanetti, G K [VerfasserIn]
Goretti, A M [VerfasserIn]
Grilli di Cortona, G [VerfasserIn]
Grobov, A [VerfasserIn]
Gromov, M [VerfasserIn]
Guan, M [VerfasserIn]
Gulino, M [VerfasserIn]
Hackett, B R [VerfasserIn]
Herner, K [VerfasserIn]
Hessel, T [VerfasserIn]
Hosseini, B [VerfasserIn]
Hubaut, F [VerfasserIn]
Hungerford, E V [VerfasserIn]
Ianni, An [VerfasserIn]
Ippolito, V [VerfasserIn]
Keeter, K [VerfasserIn]
Kendziora, C L [VerfasserIn]
Kimura, M [VerfasserIn]
Kochanek, I [VerfasserIn]
Korablev, D [VerfasserIn]
Korga, G [VerfasserIn]
Kubankin, A [VerfasserIn]
Kuss, M [VerfasserIn]
La Commara, M [VerfasserIn]
Lai, M [VerfasserIn]
Li, X [VerfasserIn]
Lissia, M [VerfasserIn]
Longo, G [VerfasserIn]
Lychagina, O [VerfasserIn]
Machulin, I N [VerfasserIn]
Mapelli, L P [VerfasserIn]
Mari, S M [VerfasserIn]
Maricic, J [VerfasserIn]
Messina, A [VerfasserIn]
Milincic, R [VerfasserIn]
Monroe, J [VerfasserIn]
Morrocchi, M [VerfasserIn]
Mougeot, X [VerfasserIn]
Muratova, V N [VerfasserIn]
Musico, P [VerfasserIn]
Nozdrina, A O [VerfasserIn]
Oleinik, A [VerfasserIn]
Ortica, F [VerfasserIn]
Pagani, L [VerfasserIn]
Pallavicini, M [VerfasserIn]
Pandola, L [VerfasserIn]
Pantic, E [VerfasserIn]
Paoloni, E [VerfasserIn]
Pelczar, K [VerfasserIn]
Pelliccia, N [VerfasserIn]
Piacentini, S [VerfasserIn]
DarkSide Collaboration [VerfasserIn]
et al [Sonstige Person]

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Themen:

Journal Article

Anmerkungen:

Date Completed 27.03.2023

Date Revised 27.03.2023

published: Print

Citation Status PubMed-not-MEDLINE

doi:

10.1103/PhysRevLett.130.101001

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Förderinstitution / Projekttitel:

PPN (Katalog-ID):

NLM354671480