Track length measurement of $^{19}$F$^+$ ions with the MIMAC Dark Matter directional detector prototype
弱相互作用大质量粒子（WIMPs）是暗物质的首选候选者之一。WIMPs应该与探测器的原子核相互作用。如果在直接探测实验中最终观察到一个强有力的信号，那么确认其银河系起源的最佳特征将是核反冲轨道方向。MIMAC合作开发了一种低压气体探测器，可提供核反冲的动能和三维径迹重建。在本文中，我们报告的第一次观测$^{19}$ F核径迹的$5$厘米漂移原型MIMAC探测器，在低动能范围内（$6$ - $26$ keV），使用专门开发的离子束设施。我们已经测量了反冲轨道的长度，并发现我们的测量和标准模拟之间的显着差异。为了理解这些差异，我们进行了一系列的补充实验和模拟，以研究扩散和最终系统学的影响。我们示出了一个意想不到的依赖性的读出的数量对应于施加到Micromegas检测器的$512\ \mathrm{μm}$间隙的电场上的轨道。我们已经介绍了，基于闪光ADC可观察的，校正，以重建物理的3D轨道长度的主要电子云提出这些校正背后的物理。我们表明，扩散和空间电荷效应需要考虑到解释测量和标准模拟之间的差异。这些测量和模拟可能会揭示一个新的光的高增益TPC电离信号一般，特别是在低能量。
2020-03-26 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Directional Detection of Dark Matter with MIMAC
定向探测是发现星系暗物质的一种很有前途的搜索策略。我们提出了一个贝叶斯分析框架，致力于暗物质现象学使用定向检测。定向检测作为一个强大的工具，以设置排除限制，验证暗物质检测或约束的暗物质属性，无论是从粒子物理和星系晕物理的兴趣，将被证明。然而，这样的结果需要高度精确的轨道重建，这应该是可达到的MIMAC检测器使用专用的读出结合反冲核的可能性分析。
2011-10-27 astro-ph.IM
Data acquisition electronics and reconstruction software for directional detection of Dark Matter with MIMAC
银河系暗物质的定向探测需要对低能核反冲轨道进行三维重建。在MIMAC探测器项目的框架内，研制了具有自动触发功能的专用采集电子学和实时航迹重建软件。这种自动触发的采集电子设备使用嵌入式处理来减少仅向其有用部分的数据传输，即命中轨迹的解码坐标和相应的能量测量。介绍了具有在线监测和三维轨迹重建功能的采集软件。
2010-06-07 astro-ph.IM
Directional detection of non-baryonic dark matter with MIMAC
定向探测非重子暗物质是区分真实WIMP事件和背景事件的一种很有前途的搜索策略。然而，执行这样的策略需要精确测量的能量下降到几个千电子伏和三维重建的轨道下降到几毫米。为了实现这一目标，MIMAC项目已经开发：它是基于一个气态的微型TPC矩阵，充满了3 He，CF 4和/或C4 H10。本文首次给出了低能中子场作用下低能核反冲的实验结果。
2010-09-17 astro-ph.IM
Dark matter directional detection with MIMAC
MiMac是一个用于直接探测非重子暗物质的气体（He3，CF4）室的微型TPC矩阵项目。径迹和电离能的测量将允许电子反冲的歧视，而访问的径迹的方向性将打开一个独特的方式来区分一个真正的WIMP信号从任何背景。第一个重建轨道的5.9千电子伏的电子作为一个概念的证明。
2009-05-29 astro-ph.CO astro-ph.IM
Data acquisition electronics and reconstruction software for real time 3D track reconstruction within the MIMAC project
非重子暗物质的定向探测需要对低能核反冲轨道进行三维重建。在MIMAC项目中，已经开发了填充有3He、CF4或C4H10的气态微型TPC矩阵。一个专用的采集电子和实时跟踪重建软件已经开发出监测512通道的原型。这种自动触发的电子设备使用嵌入式处理来减少仅向其有用部分的数据传输，即命中轨道的解码坐标和相应的能量测量。介绍了具有在线监测和三维轨迹重建功能的采集软件。
2011-11-02 astro-ph.IM
MIMAC : A micro-tpc matrix for directional detection of dark matter
定向探测非重子暗物质是区分WIMP事件和背景的一种很有前途的搜索策略。然而，这种策略需要精确测量的能量下降到几keV和3D重建的轨道下降到几毫米。为了实现这一目标，MIMAC项目已经开发。它是基于一个气态的微型TPC矩阵，填充有3 He，CF 4和/或C4 H10。本文介绍了用低单能中子场获得的低能核反冲（1H和19 F）的初步结果。这种搜索策略的发现潜力进行了讨论，并说明了一个现实的情况下访问MIMAC。
2010-12-06 astro-ph.CO astro-ph.IM
Pulse-Shape Discrimination of CaF2(Eu)
用一种新的拟合方法测量了CaF_2（Eu）中电子和核反冲产生的闪烁脉冲的衰减时间。在反冲能区5-30 keVee，我们发现电子和核反冲事件的衰变时间存在差异。在反冲能大于20 keVee的区域，我们发现衰变时间与反冲能无关。
2010-07-28 astro-ph.IM physics.ins-det
Low energy electron/recoil discrimination for directional Dark Matter detection
定向探测是一种很有前途的暗物质搜索策略。即使它可以适应相当大的背景污染，电子/反冲歧视仍然是一个关键和具有挑战性的问题，方向不敏感的探测器。3D径迹的测量可用于区分电子与核反冲。虽然在20 keV电离以上预期高抑制功率，但在低能量下需要专用数据分析。在识别判别观测量后，提出了一种多变量分析，即提升决策树，使暗物质搜索的有效事件标记。我们表明，它使我们能够优化拒绝，同时保持一个相当高的效率，这是强制性的稀有事件search.With顺序分析，拒绝是约20倍高的多变量分析，对于相同的暗物质排除限制。
2012-07-11 astro-ph.IM physics.ins-det
Phonon Pulse Shape Discrimination in SuperCDMS Soudan
SuperCDMS是低温暗物质搜索实验的下一阶段，该实验测量锗靶物质中粒子反冲产生的声子和电荷信号。电荷信号被用于基准体积的定义和电子反冲背景事件的拒绝。或者，由载流子产生的声子也可以用于相同的两个目的。本文介绍了初步的努力，观察和量化这些贡献的声子信号，然后用它们来拒绝背景事件。仅使用一个脉冲形状参数的简单分析表明，体电子反冲与体核反冲的鉴别达到1：10^3的水平（受数据统计的限制），在反冲能量至少为7 keV时，鉴别能力几乎没有下降。这种仅声子的区分可以为标准区分方法提供有用的交叉检查，并且它还指向针对仅声子测量优化的设备的潜力。
2011-09-20 astro-ph.IM physics.ins-det
Cathode signal in a TPC directional detector: implementation and validation measuring the drift velocity
低压气态TPC是非常适合的探测器，可以将核反冲的方向与银河系暗物质（DM）晕相关联。事实上，除了提供由于DM粒子在靶气体中的核上的弹性散射而导致的能量沉积的测量之外，它们还允许重建反冲核的轨道。为了排除源自漂移体积内的检测器材料的表面上的放射性衰变的背景事件，正在努力沿着垂直于阴极平面的轴精确地定位漂移体积中的径迹核反冲。在这里，我们报告的实施措施，在阴极上诱导的信号的运动的初级电子朝着阳极在MIMAC室。作为验证，我们进行了所考虑的气体混合物中的电子的漂移速度的独立测量，在时间上将阴极信号与阳极上的电子的到达时间的测量相关联。
2017-11-20 astro-ph.IM physics.ins-det
Three-dimensional track reconstruction for directional Dark Matter detection
定向探测暗物质是一种很有前途的搜索策略。然而，为了执行这样的检测，必须从反冲轨道中检索给定的一组参数：方向、感测和检测器体积中的位置。为了优化航迹重建并充分利用未来方向检测器的数据，我们提出了一种专用于三维航迹重建的似然方法。这种新的分析方法被应用到MIMAC检测器。它需要对轨道测量进行完全模拟，以便将真实轨道与模拟轨道进行比较。我们得出结论，可以实现良好的空间分辨率，即阳极平面中的亚毫米和沿漂移轴的厘米。这开启了执行定向检测器的基准化的可能性。角分辨率的范围为20 $^\circ$至80 $^\circ$，这取决于反冲能量，然而，这足以实现暗物质的高意义的发现。相反，我们表明，方向探测器的意义识别能力强烈依赖于反冲能量和漂移距离，与小的效率值（50%-70%）。我们建议不要考虑这些信息，无论是排除或发现暗物质的反冲低于100千电子伏，然后把重点放在轴向数据。
2012-04-11 astro-ph.IM physics.ins-det
Signal Yields of keV Electronic Recoils and Their Discrimination from Nuclear Recoils in Liquid Xenon
我们报告了使用XENON 100探测器在92 V/cm、154 V/cm和366 V/cm漂移场下液体氙对氚β衰变产生的15 keV以下低能电子反冲的响应。采用基于马尔可夫链蒙特卡罗的数据-模拟拟合方法从实验数据中提取光子产额和复合涨落。在两个较低的领域测量的光子产率与文献中的那些一致，在更高的字段366 V/cm的额外的测量。在这些低能量的电子和核反冲歧视，以及它的依赖于漂移场和光子探测效率进行了研究。结果提供了新的测量的能量区域感兴趣的暗物质搜索使用液体氙。
2018-02-01 astro-ph.IM physics.ins-det
Pulse-shape discrimination between electron and nuclear recoils in a NaI(Tl) crystal
本文报道了高光输出NaI（Tl）晶体对Am-Be源中子引起的核反冲的响应，并与对$^{137}$ Cs源康普顿散射662 keV $γ$ -射线产生的电子反冲的响应进行了比较。由于NaI（Tl）探测器的高光输出，NaI（Tl）晶体的脉冲形状鉴别（PSD）功率得到了显著提高。用品质因数量化PSD功率，估计了大质量弱相互作用粒子（WIMPs）与核子相互作用率的灵敏度，并与DAMA/LIBRA实验观测到的年调制幅度进行了比较.利用标准晕模型，利用模拟实验，估算了基于100 kg $\cdot$年的NaI探测器数据的自旋无关WIMP-核子相互作用灵敏度.
2015-08-26 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Search for Dark Matter with Liquid Argon and Pulse Shape Discrimination: Results from DEAP-1 and Status of DEAP-3600
在过去的十年中，直接暗物质搜索已经成为一个非常活跃的研究计划，在世界范围内产生了数十个项目，并导致了相互矛盾的结果。正是在这个阶段，液态氩和脉冲形状鉴别（DEAP）的暗物质实验即将进入。该装置采用3600 kg液氩靶和1000 kg基准质量，设计3年无本底运行，对100 GeV的WIMP质量达到了前所未有的10 $^{-46}$ cm $^2$的灵敏度。为了实现这一令人印象深刻的壮举，合作遵循了双管齐下的方法：仔细选择进入探测器结构的每一种材料，以抑制背景，并最佳使用脉冲形状鉴别（PSD）技术将核反冲与电子反冲分离。利用从7公斤原型DEAP-1获得的经验，SNOLAB（加拿大萨德伯里）正在完成一个3 600公斤的探测器，预计将于2014年年中开始采集数据。
2014-06-02 astro-ph.IM physics.ins-det
Low-Mass WIMP Sensitivity and Statistical Discrimination of Electron and Nuclear Recoils by Varying Luke-Neganov Phonon Gain in Semiconductor Detectors
在半导体暗物质探测器中放大声子信号可以通过在高电压偏置下操作并将静电势能转换成Luke-Neganov声子来实现。这种放大方法已经在高达|E| = 40 V/cm的电压下得到验证，在CDMS II Ge探测器中不会产生泄漏，允许对质量= 8 GeV和截面为1.8 e-42 cm ^2的基准WIMP的灵敏度，假设在阈值附近的电子反冲背景是平坦的。此外，我们第一次表明，核和电子反冲的Luke-Neganov增益的差异可以用来区分低能量背景和假设的WIMP信号之间的统计操作在两个不同的电压偏置。具体来说，对于一个模拟的20千克-天的实验，99%的事件的p值<1 e-8，其中基准WIMP信号的质量= 8 GeV，截面= 3.3 e-41 cm ^2。
2012-01-18 astro-ph.IM
Searching for universal behaviour in superheated droplet detector with effective recoil nuclei
从有效反冲核阈值能量和折合的等效反冲核阈值能量两个方面讨论了过热液滴探测器的能量刻度。这提供了对于在这种类型的检测器中使用的不同液体有效的通用能量校准曲线。比较了用于中子探测和WIMP暗物质搜寻实验的两种常用液体R114和C4F10。具有较大LET值的反冲核的液体提供更好的中子和伽马辨别。还研究了C_4F_（10）的γ响应，并对结果进行了讨论。探讨了成核参数与有效反冲核阈值能和约化能的关系。
2012-10-11 astro-ph.IM physics.ins-det
Discrimination of Recoil Backgrounds in Scintillating Calorimeters
$\n{{}^{210}Po}$的α衰变是稀有事件搜索的危险背景。在这里，我们描述的观测相关的α衰变低温罕见事件搜索与超导温度计（CRESST）。我们发现铅核在我们的$0.0142\pm0.0013$的$\n{CaWO_4}$晶体中显示出相对于相同能量的电子的闪烁光产额。本文描述了一种利用反射箔鉴别核反冲本底源的方法，并证明了它的有效性。这导致光检测器的脉冲形状的可观察差异，其可用于标记这些事件。铅和电子反冲之间的声子探测器的脉冲形状的差异也被提取，打开窗口，未来额外的背景抑制技术的基础上，在这样的实验中的脉冲形状歧视。
2009-03-26 astro-ph.IM
Neutron calibration facility with an Am-Be source for pulse shape discrimination measurement of CsI(Tl) crystals
我们建立了一个中子校准设施的基础上，300毫居里的Am-Be源结合弱相互作用的大质量粒子候选人的暗物质的搜索。该装置用于研究CsI（Tl）晶体对Am-Be源中子引起的核反冲的响应，并将其与662 keVPDMATHABMM-射线对$^{137}$ Cs源康普顿散射产生的电子反冲的响应进行比较。用品质因数对核反冲和电子反冲脉冲波形鉴别（PSD）的测量结果进行了量化。与中子反应堆的类似结果的比较表明，使用Am-Be源的中子进行PSD测量校准的可行性。
2014-11-06 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Backgrounds and pulse shape discrimination in the ArDM liquid argon TPC
ArDM实验于2015年完成了单相调试运行，活性液氩靶质量接近1吨。通过对数据的分析和与模拟的比较，可以测试关键的探测器特性，并确认该装置的低背景性能。利用Cf-252中子刻度源的数据，用脉冲形状鉴别方法估算了电子反冲事件的统计抑制功率。电子和核反冲带的轮廓被发现是很好地描述高斯分布。采用这样一个模型，我们得出的电子反冲统计拒绝能力超过10 $^8$吨级液氩靶的事件超过50个检测到的光子在50%的核反冲接受值。室温下ArDM低温恒温器的Rn-222放射率为65.6 $\pm$ ± 0.4 $μ$ Hz/l，所用大气氩的Ar-39比活度为0.95 $\pm$ ± 0.05 Bq/kg。Canfranc地下站点的宇宙μ子通量被确定为2到3.5 $\times 10^{-3}m^{2}s^{-1}$。这些结果为ArDM在双相运行模式下的下一次物理运行铺平了道路。
2017-12-02 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
A New Analysis Method for WIMP searches with Dual-Phase Liquid Xe TPCs
提出了一种新的基于物理观测量的WIMP暗物质研究数据分析方法。传统上，来自液体靶中散射的核反冲能量已经通过在相互作用顶点处产生的初始瞬发闪烁光（S1）来估计。电离电荷（C2）或其二次闪烁（S2）与Log（S2/S1）与S1中的一次闪烁相结合，仅作为电子反冲背景的鉴别参数。支持C2作为更可靠的核反冲能估计比S1的参数。Log（S1/C2）vs.C2的新相空间被引入作为对于核反冲接受更有效的相空间，并且表现出优越的能量分辨率。这是在不损害LIGHTTPC的鉴别能力，也不损害其3D事件重建和基准化能力的情况下实现的，就像只利用电离通道的分析一样。最后，提出了两个独立的能量估计器的概念，用于背景抑制：E2作为主要的（基于C2）和E1作为次要的（基于S1）。Log（E1/E2）与E2的关系被证明是评估WIMP信号候选者的最合适的相空间。
2012-06-22 astro-ph.IM physics.ins-det
Measurement of the scintillation time spectra and pulse-shape discrimination of low-energy beta and nuclear recoils in liquid argon with DEAP-1
DEAP-1低本底液氩探测器被用来测量闪烁脉冲形状的电子和核反冲事件，并证明了脉冲形状歧视（PSD）的可行性下降到20 keV的电子当量能量。在使用三重符合标签的表面数据集中，我们发现被错误识别为核反冲的β事件的分数为$<1.4\times 10^{-7}$（90% C.L.）对于43-86 keVee之间的能量和至少90%的核反冲接受度，在绝对能量标度上具有4%的系统不确定性。在表面上的鉴别测量受到宇宙线产生的中子引起的核反冲的限制。通过将探测器移动到SNOLAB地下实验室，在那里降低的背景速率允许仅用双符合标签进行相同的测量，从而改善了这一点。组合数据集包含$1.23\times10^8$事件。其中之一，在地下数据集中，是在核反冲感兴趣的区域。考虑到来自随机堆积的0.48个事件的预期背景，电子反冲污染的所得上限为$<2.7\times10^{-8}$（90% C.L.）在44-89 keVee之间，并且对于至少90%的核反冲接受度，在绝对能量标度上具有6%的系统不确定性。我们开发了一个通用的数学框架来描述PSD参数分布，并用它来建立一个分析模型，在DEAP-1中观察到的分布。使用这个模型，我们项目的错误识别分数约。$10^{-10}$，对于具有8 PE/keVee光产额的检测器，电子等效能量阈值为15 keV。这一减少使得能够搜索自旋无关散射的WIMP从1000公斤的液体氩的W…
2016-09-14 astro-ph.IM
Neutron-gamma discrimination of CsI(Na) crystals for dark matter searches
本文研究了CsI（Na）晶体的发光特性。利用采样频率为5GS/s的TDS 3054 C示波器，我们发现核反冲信号主要是衰减时间约为20 ns的超快光脉冲，而γ射线信号的衰减时间约为600 ns。核反冲和γ射线信号的波长也不同。对n/γ分离的研究表明，当电子反冲能量大于20 keV时，抑制因子可达10-7数量级，信号效率大于80%。这样的性质使得CsI（Na）成为寻找暗物质的理想候选者。
2011-02-14 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Technique for Surface Background Rejection in Liquid Argon Dark Matter Detectors using Layered Wavelength-Shifting and Scintillating Thin Films
本文提出了一种在液氩探测器中利用分层波长移动、反射和非反射膜实现表面$α$事件与低能核反冲的鉴别技术。大于$10^{8}$的鉴别能力，类似于氩气中电子反冲的鉴别能力，可以通过在波长移动器涂覆的表面上添加具有适当慢的衰减时间（大约300 ns或更长）的50微米闪烁体层来实现。该技术将允许在一个非常大的下一代氩暗物质实验（具有数百平方米的表面积）中抑制表面$α$事件，而不需要位置重建，从而允许在暗物质搜索中利用更多的仪器质量。该技术也可用于抑制低能核反冲的紧凑型氩探测器中的表面背景，例如在相干中微子-核散射的测量或中子通量的灵敏测量中。
2020-07-05 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Scintillation yield and time dependence from electronic and nuclear recoils in liquid neon
我们已经进行了液体氖闪烁光的测量，观察我们的检测器高达（3.5 $\pm$ 0.4）光电子/千电子伏的信号产量。我们测量脉冲形状之间的歧视效率电子和核反冲液体氖从50和300千电子伏的核反冲能量。我们还测量了\leff，参数在液体氖之间的30和370 keV的核反冲能量，观察到平均\leff $=0.24$高于50 keV。我们观察到的闪烁时间分布和信号产率的液体氖的压力和温度的依赖性。
2012-08-13 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Scintillation Pulse Shape Discrimination in a Two-Phase Xenon Time Projection Chamber
在10克双相氙时间投影室中测量了液态氙脉冲形状鉴别的能量和电场依赖性。我们已经证明了同时使用脉冲形状和荷光比来获得低于单独使用任一判别式可实现的泄漏。蒙特卡罗是用来表明，占主导地位的波动的脉冲形状量是统计性质，并项目的性能，这些技术在较大的检测器。虽然性能通常是弱的，在低能量相关的弹性WIMP反冲搜索，脉冲形状可以用于探测更高能量的非弹性WIMP反冲。
2009-08-06 astro-ph.IM nucl-ex
Scintillation yield from electronic and nuclear recoils in superfluid $^4$He
超流$^4$ He是直接探测光（$<$ 1 GeV）暗物质的一种很有前途的靶材料。在这种介质中可用于读出的可能的信号通道包括提示光子，三重态准分子，以及旋子和声子准粒子。这些信号的相对产率对超流$^4$ He暗物质探测器的灵敏度和分辨能力有影响。用16 cm $^3$体积的1.75 K超流$^4$ He，用6个浸没的光电倍增管读出，测量了36.3 - 185 keV $_\mathrm{ee}$的电子反冲闪烁，得到平均信号大小为$1.25^{+0.03}_{-0.03}$ ~phe/keV $_\mathrm{ee}$，核反冲为53.2 - 1090 keV $_\mathrm{nr}$。我们比较我们的相对闪烁产额测量的结果，现有的半经验模型的基础上氦-氦和电子-氦相互作用截面。我们还研究了延迟闪烁成分作为反冲类型和能量的函数的行为，这是超流$^4$ He中信号鉴别的进一步途径。
2022-05-14 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Neutron Beam Tests of $CsI(Na)$ and $CaF_{2}(Eu)$ Crystals for Dark Matter Direct Search
近几十年来，无机晶体被广泛应用于暗物质直接搜索实验。为了促进对$CsI(Na)$和$CaF_{2}(Eu)$晶体的能力的理解，利用单能中子束来研究核反冲的性质，期望其类似于暗物质直接检测的信号。本文报道了$CsI(Na)$和$CaF_{2}(Eu)$中核反冲的淬灭因子，以及$CsI(Na)$中核反冲和$γ$背景之间的改进的鉴别因子。
2016-02-16 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Comments on "First Results of the Phase II SIMPLE Dark Matter Search"
SIMPLE合作组织已经报道了他们的过热C2ClF5液滴探测器的结果，包括对α衰变和核反冲之间的声学区分的描述。我们关注的是，中子校准数据中的事件和物理数据中被识别为中子的事件不是从相同的父分布中提取的。这一事实使人们对将本底事件确定为中子、使用校准数据来确定是否接受WIMP引起的核反冲以及观察到对α的区分产生了疑问。
2011-11-26 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Update on the MiniCLEAN Dark Matter Experiment
对暗物质的直接搜索正进入一个对假设的弱相互作用大质量粒子（WIMP）敏感度增加的时期。正在研究的一项此类技术是仅闪烁的惰性液体实验，MiniCLEAN。MiniCLEAN利用超过500公斤的液态冷冻剂探测来自WIMP暗物质的核反冲，并作为未来50至100吨级探测器的示范。液态制冷剂可在氩和氖之间互换，以研究电位信号的A $^{2}$依赖性并检查背景。MiniCLEAN采用独特的球形几何模块化设计，在单相检测器中使用冷光电倍增管来最大限度地提高光输出。脉冲形状鉴别技术用于从电子反冲背景中分离核反冲信号。MiniCLEAN将加入额外的$^{39}$ Ar，以证明脉冲形状辨别能力的有效范围。该实验的组装正在SNOLAB进行，并提供了该项目的最新情况。
2014-03-19 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Optimum Acceptance Regions for Direct Dark Matter Searches
大多数研究WIMP暗物质与目标直接相互作用的实验都能根据一些判别参数区分出占主导地位的电子反冲背景和核反冲信号。在由反冲能和这个鉴别参数构成的参数空间中定义了一个接受区。在此区域没有清晰信号的情况下，计算了暗物质散射截面的极限。在这里，提出了一种算法，允许定义的接受区域的先验，使实验具有最佳的灵敏度。这是通过对每个WIMP模型和要探测的WIMP质量进行优化的接受区域来实现的。使用最近的数据从CRESST-II实验作为anexample，它表明，由此产生的限制可以大大强于那些从传统的接受区域。在一个实验中，分割的目标，这里开发的算法可以产生不同的接受区域的各个子探测器。因此，它显示了如何在通常的最大间隙或最佳间隔框架内一致地组合数据。
2009-11-04 astro-ph.IM
A HEMT-Based Cryogenic Charge Amplifier with sub-100 eVee Ionization Resolution for Massive Semiconductor Dark Matter Detectors
我们提出了一个基于HEMT的低温电荷放大器耦合到CDMS-II探测器的测量基线电离分辨率。该放大器已被开发，以允许大量的半导体暗物质探测器，以保持在低反冲能量的低质量WIMP产生的背景歧视。我们发现校准的基线电离分辨率为$σ_E = 91\,\text{eV}_{ee}$。据我们所知，这是用这种大质量（$\approx$ 150 pF电容）辐射探测器实现的最佳直接电离分辨率。
2019-06-19 astro-ph.IM physics.ins-det
GEM-based TPC with CCD Imaging for Directional Dark Matter Detection
本文介绍一种基于GEM的高分辨率CCD读出TPC，用于方向性暗物质探测，实现低能电子与核反冲径迹的精确测量和背景甄别。
2016-09-23 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
The COSINUS project - a NaI-based cryogenic calorimeter for direct dark matter detection
目前，直接暗物质研究领域的结果处于紧张状态：DAMA/LIBRA的积极主张与其他实验的零结果。然而，不同实验结果的比较涉及模型依赖性，特别是因为使用的靶材料不同。COSINUS的研发项目旨在将碘化钠作为低温量热计运行。这样的探测器不仅可以与DAMA/LIBRA进行直接比较，而且还可以提供较低的核反冲阈值和粒子识别。
2016-10-12 astro-ph.IM physics.ins-det
The DEAP-3600 Dark Matter Experiment
DEAP-3600实验使用3.6吨液态氩进行灵敏的暗物质搜索，在100 GeV的WIMP质量下，对自旋无关的WIMP-核子截面的灵敏度为$10^{-46}$ cm $^2$。这种高灵敏度是可以实现的，这是由于大的目标质量和非常低的背景，在球形丙烯酸检测器的设计，以及在独特的SNOLAB设施在萨德伯里，加拿大。利用脉冲形状鉴别技术从WIMP产生的核反冲信号中剔除电磁背景。我们在2015年初开始在探测器内部使用真空和后来的气体进行调试。氩气填充预计在2015年冬季进行。本文介绍了DEAP-3600实验的概况和现状，重点是探测器背景的控制和缓解。
2015-11-03 astro-ph.IM physics.ins-det
Identification of Dark Matter with directional detection
定向探测是发现星系暗物质的一种很有前途的搜索策略。利用太阳系通过暗物质晕围绕银河系中心的旋转，它允许显示WIMP事件的方向依赖性。定向探测器的数据由每个反冲核的能量和三维径迹组成。在这里，我们提出了一个贝叶斯分析方法，致力于从即将到来的方向检测器的数据。然而，我们只关注事件分布的角度部分，认为背景分布的能量部分是未知的。考虑两种不同的情况：暗物质的阳性或无效检测。在第一种情况下，我们将提出一个基于地图的似然方法，允许恢复信号的主要传入方向及其意义，从而证明其银河系的起源。在第二种情况下，提出了一种新的统计方法。它是基于扩展的可能性，以设置强大的和有竞争力的排除限制。这种方法已被比较，其他两种方法，并已被证明是最佳的任何检测器配置。最后，MIMAC项目的前景的情况下，10公斤CF4探测器的曝光时间为3年。
2010-09-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
Xenon Bubble Chambers for Direct Dark Matter Detection
寻找暗物质是当今最令人兴奋的领域之一。随着更大的探测器被建造以提高其灵敏度，背景减少是一个更具挑战性的问题。为此，提出了一种新型的暗物质探测器，氙泡室，其将液体氙TPC的强度（即逐事件能量分辨率）与泡室的强度（即对电子反冲不敏感）相结合。此外，这将是有史以来第一次暗物质探测器在所有三个探测通道上都是活跃的，氙探测器的电离和闪烁特性，以及过热流体中气泡形成的热量。初步模拟表明，根据阈值，可以实现99.99%到99.9999+ %的区分度，这与目前的许多实验相当或更好。纽约州立大学奥尔巴尼分校正在建造一个原型。原型目前正在进行密封，热和压缩测试。
2016-01-19 astro-ph.IM physics.ins-det
Response of the XENON100 Dark Matter Detector to Nuclear Recoils
本文介绍了安装在意大利大萨索国家实验室（LNGS）地下的XENON 100暗物质探测器的核反冲校准结果。从外部241 AmBe中子源的测量数据进行了比较与详细的蒙特卡罗模拟，这是用来提取能量依赖的电荷产额Qy和相对闪烁效率Leff。一个非常好的水平的绝对光谱匹配实现在两个可观察的信号通道-闪烁S1和电离S2 -随着协议在2维粒子歧视空间。这些结果证实了早期报道的XENON 100实验的暗物质搜索中导出的信号接受度的有效性。
2013-07-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
A prototype detector for the CRESST-III low-mass dark matter search
CRESST-III实验致力于寻找低质量的暗物质，它使用结晶CaWO $_4$晶体作为低温粒子探测器。通过利用CaWO $_4$的闪烁光信号和本文提出的新型主动探测器支架来实现背景鉴别。在地面上的测试装置中，使用24 g原型探测器达到了$E_{th}=(190.6\pm5.2)$ eV的核反冲能量阈值，这对应于在低噪声CRESST低温恒温器中操作时$\sim$ 50 eV的估计阈值。这是直接搜索暗物质的最低阈值。对于CRESST-III第1阶段，在低温恒温器中安装了10个这样的探测器模块，这些模块有可能显着提高对质量低至$\sim$ 0.1GeV/c $^2$的暗物质粒子散射的灵敏度。
2018-02-23 astro-ph.IM physics.ins-det
Deep Learning for direct Dark Matter search with nuclear emulsions
我们提出了一种新的方法，用于区分亚微米核反冲轨道的定向暗物质搜索中使用的细颗粒核乳胶从仪器背景。所提出的方法使用3D卷积神经网络，其参数通过贝叶斯搜索进行优化。与以往的研究侧重于提取的方向信息，我们专注于利用局部表面等离子体共振现象的偏振依赖性的信号/背景分离。与传统的基于切割的方法相比，所提出的方法显示了显着的提高，在给定的信号效率的减少因子。
2022-02-16 astro-ph.IM hep-ex
Status of the CRESST Dark Matter Search
CRESST实验旨在探测WIMP形式的暗物质。预期这些粒子从靶材料的核弹性散射，从而在反冲核上沉积能量。CRESST使用结晶CaWO4晶体作为这样的靶。由相互作用粒子沉积的能量主要被转换成声子，声子被跃迁边缘传感器检测到。此外，小部分的相互作用能量以闪烁光的形式从晶体发射，闪烁光与声子信号一致地由用于每个目标晶体的单独的低温光检测器测量。光与声子能量的比率允许区分WIMP预期的核反冲和主要导致电子反冲的放射性背景事件。CRESST在2007年的试运行中展示了这种方法的成功，从那时起，进一步研究了更好地抑制背景的可能性。在这里，我们报告在这项工作的过程中观察到的一类新的背景事件。这种观察的后果进行了讨论，我们目前的实验状态。
2009-12-18 astro-ph.IM
Graphene-based detectors for directional dark matter detection
具有方向灵敏度的暗物质探测器有能力从各向同性背景中区分出暗物质引起的核反冲，从而为星系晕中的暗物质提供了确凿的证据。受石墨烯和二维材料研究的最新进展的启发，我们提出了一类新的定向暗物质探测器，利用石墨烯为基础的范德华异质结。基于石墨烯/六方氮化硼和石墨烯/二硫化钼异质结构的探测器的概念设计的开发和分析。建议的探测器具有模块化的可扩展性，keV级的检测阈值，纳米位置分辨率，灵敏度下降到10 $\mathrm{GeV}/c^2$暗物质质量，和固有的头尾歧视和背景抑制能力。
2019-07-02 astro-ph.CO astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci
Deep-underground dark matter search with a COSINUS detector prototype
COSINUS合作组首次在地下运行NaI低温量热计，采用remoTES读出方案，显著提升粒子鉴别能力，核反冲分辨率达441 eV，并以11.6 g d曝光实现pb级暗物质灵敏度。
2023-07-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
ZE3RA: The ZEPLIN-III Reduction and Analysis Package
ZE 3RA是一个软件包，负责处理来自ZEPLIN-III暗物质实验的原始数据，并将其简化为一组用于所有后续分析的参数。探测器是一个液体氙时间投影室，闪烁和电致发光信号由31个光电倍增管阵列读出。双量程62通道数据流经过优化，可用于探测低至单个光电子的闪烁脉冲和小至单个电子产生的电离信号。我们特别讨论了几种策略，数据过滤，脉冲发现和脉冲聚类调整，以恢复最好的电子/核反冲歧视附近的检测阈值，其中大多数暗物质弹性散射签名的预期。该软件的设计假设只有最低限度的物理知识的基础上的检测原理，允许无偏的分析实验结果和容易扩展到其他探测器具有类似的要求。
2011-06-04 astro-ph.IM physics.ins-det
Recent results in the search for dark matter with noble liquid detectors
暗物质直接探测领域近年来在涉及液态稀有气体，特别是液态氩和液态氙的实验中做出了重要贡献。这些检测介质提供了许多被认为在这项研究中有用的特性，包括快速闪烁响应，电荷读出，3-D位置重建和核反冲歧视。稀有液体的快速出现和主导地位的部分原因是这些技术很容易扩展到几乎任意的尺寸和质量。然而，最近的结果的物理影响已经质疑我们对这些检测介质的低能量响应的理解，鉴于DAMA/LIBRA和CoGeNT实验中观察到的可能的低质量WIMP信号的明显矛盾。我讨论最近的结果，并检查这种不一致的细节。
2011-05-31 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Simulation-based design study for the passive shielding of the COSINUS dark matter experiment
COSINUS（下一代地下探测器中的信号低温观测站）实验旨在探测碘化钠（NaI）晶体中暗物质诱导的反冲，该晶体作为蒸发低温量热计运行。闪烁光和声子的检测允许执行逐事件信号到背景的辨别，从而增强实验的灵敏度。该实验设施的建设预计将于2021年在意大利的INFN Gran Sasso国家实验室（LNGS）开始。它由一个低温恒温器组成，通过水箱将目标晶体与外部放射性屏蔽，同时作为对宇宙射线引发事件的主动否决。考虑到环境放射性和用于低温恒温器、屏蔽和基础设施的材料的固有污染，我们进行了仔细的背景预算估计。目标是评估可能模拟或干扰信号检测的事件数量，同时优化实验装置的几何形状。在本文中，我们提出了详细的蒙特卡罗模拟，我们进行的结果，连同最终的设计的设置，最大限度地减少了剩余量的背景颗粒达到检测器体积。
2021-06-11 astro-ph.IM physics.ins-det
Radon backgrounds in the DEAP-1 liquid-argon-based Dark Matter detector
DEAP-1 \SI{7}{kg}单相液氩闪烁探测器在SNOLAB地下运行，以测试技术和测量单相探测固有的背景，以支持\mbox{DEAP-3600}暗物质探测器。通过材料选择、构造技术、脉冲形状识别和同相轴重建来控制DEAP中的背景。本报告详细分析了在DEAP-1探测器的三次迭代中观察到的背景事件，以及为减少这些事件而采取的措施。测得$^{222}$ Rn在液氩中的衰变率在16和\SI{26}{\micro\becquerel\per\kilogram}之间。我们发现，在DEAP-1探测器中用于暗物质探测的感兴趣区域附近的背景光谱可以通过考虑来自三个源的事件来描述：氡子体在活性体积的表面上衰减，由于脉冲形状辨别的效率低下而将电磁事件的预期速率误认为核反冲，以及由于不完美的位置重建而导致事件从基准体积外部泄漏。这些背景在统计上解释了所有观测到的事件，并且由于其更高的光输出和更简单的几何结构，它们将在DEAP-3600探测器中大大减少。
2014-04-23 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Backgrounds in the DEAP-3600 Dark Matter Experiment
位于SNOLAB的DEAP-3600实验正在用单相液态氩（LAr）靶寻找暗物质。对于3000 kg $\cdot$/年的无本底曝光，在100 GeV/c $^2$ WIMP质量下，对自旋无关WIMP-核子截面的投影灵敏度为10 $^{-46}$ cm $^{2}$。暗物质相互作用的实验特征是keV级的氩反冲产生128 nm的LAr闪烁光子，这些光子被波长移动并被255个PMT观察到。为了达到大的无背景曝光，使用仔细的材料选择、被动屏蔽、主动否决、基准化和脉冲形状鉴别（PSD）的组合。DEAP-3600中背景抑制的主要概念是强大的PSD，利用LAr闪烁光的快和慢分量之间的巨大差异。DEAP-3600的设计背景水平为在3000 kg $\cdot$/年暴露中小于0.6起事件。该实验于2016年11月完成，目前正在获取暗物质搜索数据。
2018-05-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
Snowmass 2021 Scintillating Bubble Chambers: Liquid-noble Bubble Chambers for Dark Matter and CE$ν$NS Detection
闪烁气泡室（SBC）协作组正在开发液体惰性泡室，用于低质量（GeV级）暗物质的准无背景探测和低能（MeV级）中微子的相干散射（CE $ν$ NS）。这项技术的第一个物理规模的演示器，一个10公斤的液氩气泡室被称为SBC-LAr 10，现在正在费米实验室调试。该装置将校准本底鉴别能力和过热氩对能量低至100 eV的核反冲的灵敏度。第二个功能相同的探测器，重点是放射纯建设正在建设的SBC的第一个暗物质搜索在SNOLAB。在1 GeV $/c^2$暗物质粒子质量下，该搜索的预计自旋无关灵敏度约为$10^{-43}$ cm $^2$。的可扩展性和背景的歧视权力的液体贵族气泡室使这项技术成为一个令人信服的候选人，为未来的暗物质搜索太阳中微子雾在1 GeV的$/c^2$粒子质量（需要$\sim$吨-年曝光与非中微子背景次主导的太阳CE $ν$ NS信号）和高统计CE $ν$ NS研究在核反应堆。
2022-09-29 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Results from the XENON100 Dark Matter Search Experiment
XENON 100是一个液态氙时间投影室，用于寻找假设的弱相互作用大质量粒子（WIMP）与氙原子的罕见碰撞，这些粒子是我们宇宙中暗物质的候选者。氙100在意大利格兰萨索地下实验室的低本底屏蔽中运行，在电子/核反冲鉴别之前，在30公斤靶质量的100千电子伏以下能量范围内，达到了前所未有的<0.15事件/（天千电子伏）的本底水平。在2010年持续了100.9个生命日的暗物质运行中，没有发现WIMP存在的证据，除了在WIMP质量为50 GeV/c2时，90%置信度的标量WIMP-核子截面高于7 e-45 cm 2。2011年3月开始了新的运行，获得了超过210天的WIMP搜索数据。预计结果将于2012年春季公布。在Gran Sasso实验室B厅建造吨级XENON 1 T探测器的工作将于2012年底开始。
2012-03-07 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Electromagnetic Backgrounds and Potassium-42 Activity in the DEAP-3600 Dark Matter Detector
DEAP-3600实验正在用位于SNOLAB地下2.1公里处的3.3吨单相液氩（LAr）靶寻找WIMP暗物质。暗物质相互作用的实验特征是由光电倍增管观察到的keV级$^{40}$ Ar核反冲（NR）产生128 nm LAr闪烁光子。DEAP-3600中最大的本底是由$β$和$γ$引起的电子反冲（ER）--源自探测器材料内部和外部放射性的射线。在DEAP-3600的ER相互作用的背景模型的开发和描述在这项工作中。该模型是基于几个组件，预计从LAr的放射性同位素，从非原位材料分析测量，并从专门的独立原位分析。该先验信息用于ER分量与247.2 d数据集的贝叶斯拟合，以模拟周围检测器材料中的放射性。虽然ER和NR之间的良好区分是通过脉冲形状区分来实现的，但是利用LAr闪烁光的快分量和慢分量之间的巨大差异、ER背景的详细知识和探测器组件的活性，对探测器中的其他关键类型的背景（中子和α）设置了有价值的约束。此外，通过测量$^{42}$ K的子体衰变来确定DEAP-3600中LAr中$^{42}$ Ar的活性。这种宇宙成因激活的痕量同位素是使用大气氩进行其他稀有事件搜索的相关背景，例如DarkSide-20 k，GERDA或LEGEND。发现大气中$^{42}$ Ar的比活度为$40.4 \pm 5.9$ $μ$ Bq/kg Ar。
2019-05-14 astro-ph.IM nucl-ex
Lowering the low-energy threshold of xenon detectors
我们表明，在氙10暗物质搜索数据的核反冲的能量阈值可以降低到~1千电子伏，仅使用电离信号。换句话说，我们不要求有效事件包含初级闪烁信号。因此，我们放弃了入射粒子类型的歧视，这是基于电离闪烁液体氙的比例。这种方法损害了探测器精确确定粒子相互作用的z坐标的能力。然而，我们表明，它是第一次，它是可能的歧视散装事件从表面事件的电离信号的基础上。
2010-11-30 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
First results from the DEAP-3600 dark matter search with argon at SNOLAB
本文报道了用DEAP-3600单相液氩（LAr）探测器直接搜索暗物质的第一批结果。实验在SNOLAB（Sudbury，Canada）地下2公里处进行，使用大靶质量，LAr靶包含在3600 kg容量的球形丙烯酸容器中。LAr由光电倍增管阵列观察，光电倍增管阵列将记录由暗物质粒子散射引起的罕见核反冲信号产生的闪烁光。对在初始填充阶段期间用几乎满的探测器采集的4.44个存活日（基准暴露量为9.87吨-日）的数据的分析表明，在氩气中使用脉冲形状辨别的探测器性能和最佳电子反冲抑制，具有泄漏$<1.2\times 10^{-7}$（90% C.L.）在16和33 keV之间的$_{ee}$。没有观察到候选信号事件，这导致了氩上WIMP-核子自旋无关截面的领先极限，对于100 GeV/c $^2$质量（90% C. L.）的$<1.2\times 10^{-44}$ cm $^2$。
2018-08-13 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
