Simulations of Events for the LUX-ZEPLIN (LZ) Dark Matter Experiment
ZEPLIN Collaboration, D. S. Akerib, C. W. Akerlof, A. Alqahtani, S. K. Alsum, T. J. Anderson, N. Angelides, H. M. Araújo, J. E. Armstrong, M. Arthurs, X. Bai, J… 展开作者
ZEPLIN Collaboration, D. S. Akerib, C. W. Akerlof, A. Alqahtani, S. K. Alsum, T. J. Anderson, N. Angelides, H. M. Araújo, J. E. Armstrong, M. Arthurs, X. Bai, J. Balajthy, S. Balashov, J. Bang, D. Bauer, A. Baxter, J. Bensinger, E. P. Bernard, A. Bernstein, A. Bhatti, A. Biekert, T. P. Biesiadzinski, H. J. Birch, K. E. Boast, B. Boxer, P. Brás, J. H. Buckley, V. V. Bugaev, S. Burdin, J. K. Busenitz, R. Cabrita, C. Carels, D. L. Carlsmith, M. C. Carmona-Benitez, M. Cascella, C. Chan, N. I. Chott, A. Cole, A. Cottle, J. E. Cutter, C. E. Dahl, L. de Viveiros, J. E. Y. Dobson, E. Druszkiewicz, T. K. Edberg, S. R. Eriksen, A. Fan, S. Fayer, S. Fiorucci, H. Flaecher, E. D. Fraser, T. Fruth, R. J. Gaitskell, J. Genovesi, C. Ghag, E. Gibson, M. G. D. Gilchriese, S. Gokhale, M. G. D. van der Grinten, C. R. Hall, A. Harrison, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, J. Y-K. Hor, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, O. Jahangir, W. Ji, J. Johnson, A. C. Kaboth, A. C. Kamaha, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, A. Khazov, I. Khurana, C. D. Kocher, L. Korley, E. V. Korolkova, J. Kras, H. Kraus, S. Kravitz, L. Kreczko, B. Krikler, V. A. Kudryavtsev, E. A. Leason, J. Lee, D. S. Leonard, K. T. Lesko, C. Levy, J. Li, J. Liao, F. -T. Liao, J. Lin, A. Lindote, R. Linehan, W. H. Lippincott, R. Liu, X. Liu, C. Loniewski, M. I. Lopes, B. López Paredes, W. Lorenzon, S. Luitz, J. M. Lyle, P. A. Majewski, A. Manalaysay, L. Manenti, R. L. Mannino, N. Marangou, M. F. Marzioni, D. N. McKinsey, J. McLaughlin, Y. Meng, E. H. Miller, E. Mizrachi, A. Monte, M. E. Monzani, J. A. Morad, E. Morrison, B. J. Mount, A. St. J. Murphy, D. Naim, A. Naylor, C. Nedlik, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, J. A. Nikoleyczik, A. Nilima, I. Olcina, K. C. Oliver-Mallory, S. Pal, K. J. Palladino, J. Palmer, N. Parveen, E. K. Pease, B. Penning, G. Pereira, A. Piepke, K. Pushkin, J. Reichenbacher, C. A. Rhyne, A. Richards, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, R. Rosero, P. Rossiter, G. Rutherford, D. Santone, A. B. M. R. Sazzad, R. W. Schnee, M. Schubnell, P. R. Scovell, D. Seymour, S. Shaw, T. A. Shutt, J. J. Silk, C. Silva, R. Smith, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, I. Stancu, A. Stevens, K. Stifter, T. J. Sumner, N. Swanson, M. Szydagis, M. Tan, W. C. Taylor, R. Taylor, D. J. Temples, P. A. Terman, D. R. Tiedt, M. Timalsina, A. Tomás, M. Tripathi, D. R. Tronstad, W. Turner, L. Tvrznikova, U. Utku, A. Vacheret, A. Vaitkus, J. J. Wang, W. Wang, J. R. Watson, R. C. Webb, R. G. White, T. J. Whitis, F. L. H. Wolfs, D. Woodward, X. Xiang, J. Xu, M. Yeh, P. Zarzhitsky
备注：
24 pages, 19 figures; Corresponding Authors: A. Cottle, V. Kudryavtsev, D. Woodward
The LUX-ZEPLIN dark matter search aims to achieve a sensitivity to the WIMP-nucleon spin-independent cross-section down to (1--2)$\times10^{-12}$\,pb at a WIMP mass of 40 GeV/$c^2$. This paper describes the simulations framework that, along with radioactivity measurements, was used to support this projection, and also to provide mock data for validating reconstruction and analysis software. Of particular note are the event generators, which allow us to model the background radiation, and the detector response physics used in the production of raw signals, which can be converted into digitized waveforms similar to data from the operational detector. Inclusion of the detector response allows us to process simulated data using the same analysis routines as developed to process the experimental data.
我们在这里报告的结果，从弱相互作用大质量粒子（WIMP）的搜索与LUX暗物质实验。LUX是一个有效质量为250 kg的两相氙时间投影室（TPC），已于2012年至2016年运行。在操作过程中，我们没有观察到WIMP弹性散射事件的证据。LUX在两个WIMP-核子自旋无关截面上都达到了最严格的极限（对于50 GeV/c ${}^{2}$，90% C. L.，1.1 $\times{10}^{-46}$ cm $^2$）。和WIMP-中子自旋相关截面（35 GeV/c ${}^{2}$，1.6 $\times{10}^{-41}$ cm $^2$，90% C. L.）。
Study of few-electron backgrounds in the LUX-ZEPLIN detector
SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University（斯坦福大学卡弗里粒子天体物理与宇宙学研究所）；University College London (UCL)（伦敦大学学院）；Brown University（布朗大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Imperial College London（帝国理工学院）；STFC Rutherford Appleton Laboratory (RAL)（英国科学与技术设施委员会卢瑟福阿普尔顿实验室）；University of Maryland（马里兰大学）
LUX是一种双相氙TPC，设计用于直接探测暗物质。使用370千克氙，LUX能够在运行300天后将WIMP-核子截面极限设置为2 x 10^-46 cm ^2。LUX将在开始科学运行后几周内超过WIMP质量超过10 GeV的所有现有暗物质限制。经过六个月成功的地面运行，探测器最近被部署在地下，我们预计在不久的将来完成委托。提供了有关状态和结果的最新情况。
我们描述的设计和组装的LUX-ZEPLIN实验，直接探测宇宙WIMP暗物质粒子的搜索。实验的核心是一个对低能核反冲敏感的大型液体氙时间投影室。背景的拒绝是由一个反渗透探测器和一个液体闪烁体外部探测器装有有效的中子捕获和标记钆增强。LZ位于美国南达科他州Lead的Sanford Underground Research Facility的4850'层的戴维斯洞穴中。我们描述了实验的主要子系统及其关键设计特点和要求。
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。
A Detailed Look at the First Results from the Large Underground Xenon (LUX) Dark Matter Experiment
LUX是世界上最大的双相氙时间投影室，基准目标质量为118公斤，迄今为止的曝光量为10，091公斤-天，是目前最灵敏的直接暗物质搜索实验。自旋无关的WIMP-核子散射截面的初始零结果限制于2013年10月发布，主要闪烁阈值为2 phe，大约为LUX的3 keVnr。该探测器已部署在南达科他州Lead的Sanford地下研究设施（SURF），是第一个实现WIMP横截面低于$10^{-45}$ cm $^{2}$的实验。在这里，我们提出了一个更深入的讨论，以更好地了解核反冲光和电荷产率的新的能量尺度，和校准源，包括新的内部氚源。我们发现LUX数据与其他结果的低质量WIMP信号解释相冲突。
Results from a search for dark matter in the complete LUX exposure
我们报告的限制自旋独立的弱相互作用大质量粒子（WIMP）核子散射使用3.35e4千克-天的大型地下氙（LUX）实验曝光。在美国南达科他州Lead的Sanford地下研究设施中运行着一个有效质量为250 kg的双相氙时间投影室。相对于我们以前的结果，对高WIMP质量的灵敏度提高了大约四倍，这次搜索没有得到WIMP核反冲的证据。在WIMP质量为50 GeV/c^2时，在90%的置信水平下，排除了大于2.2 e-46 cm ^2的WIMP-核子自旋无关截面。当与先前报道的LUX暴露相结合时，这种排斥在50 GeV/c^2处增强到1.1 e-46 cm ^2。
