Investigation of background electron emission in the LUX detector
D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, J. Balajthy, A. Baxter, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, B. Boxer, P. Brás, S. Bur… 展开作者
D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, J. Balajthy, A. Baxter, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, B. Boxer, P. Brás, S. Burdin, D. Byram, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, J. E. Cutter, L. de Viveiros, E. Druszkiewicz, A. Fan, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, C. Ghag, M. G. D. Gilchriese, C. Gwilliam, C. R. Hall, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, R. G. Jacobsen, O. Jahangir, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, E. V. Korolkova, S. Kravitz, V. A. Kudryavtsev, E. Leason, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, J. Liao, J. Lin, A. Lindote, M. I. Lopes, A. Manalaysay, R. L. Mannino, N. Marangou, D. N. McKinsey, D. M. Mei, M. Moongweluwan, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, A. Naylor, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, A. Nilima, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, E. K. Pease, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, C. Rhyne, P. Rossiter, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. J. Taylor, R. Taylor, W. C. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, L. Tvrznikova, U. Utku, S. Uvarov, A. Vacheret, V. Velan, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, D. Woodward, J. Xu, C. Zhang
Dual-phase xenon detectors, as currently used in direct detection dark matter experiments, have observed elevated rates of background electron events in the low energy region. While this background negatively impacts detector performance in various ways, its origins have only been partially studied. In this paper we report a systematic investigation of the electron pathologies observed in the LUX dark matter experiment. We characterize different electron populations based on their emission intensities and their correlations with preceding energy depositions in the detector. By studying the background under different experimental conditions, we identified the leading emission mechanisms, including photoionization and the photoelectric effect induced by the xenon luminescence, delayed emission of electrons trapped under the liquid surface, capture and release of drifting electrons by impurities, and grid electron emission. We discuss how these backgrounds can be mitigated in LUX and future xenon-based dark matter experiments.
Detector challenges of the strong-field QED experiment LUXE at the European XFEL
LUXE实验（Laser Und XFEL Experiment）是德国汉堡DESY实验室计划中的一项新实验，使用的是欧洲XFEL（Eu.XFEL）的电子束。LUXE的目的是研究高强度光学激光与来自Eu.XFEL电子束的高达16.5 GeV的电子或高能次级光子之间的碰撞。LUXE的物理目标是强场前沿的量子电动力学（QED）过程，其中QED是非微扰的。介绍了实验装置的设计和不同的探测器。
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。
A high-flux electron detection system to measure non-linear Compton scattering at LUXE
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；University College London（伦敦大学学院）；Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院粒子物理与天体物理研究所）
Improved Modeling of $β$ Electronic Recoils in Liquid Xenon Using LUX Calibration Data
我们在这里报告的方法和技术，用于创建和改进的模型，再现的闪烁和电离响应的双相液体和气体氙时间投影室。从最近发布的稀有元素模拟技术（NEST v2.0）开始，除了外部数据集允许在LUX数据采集条件之外进行外推外，还使用了大型地下氙（LUX）探测器中${}^3$ H和${}^{14}$ C的$β$衰变的电子反冲数据来调整模型。本文还介绍了用于建模复杂的时间和空间检测器的病理，可能会对数据产生不利影响，使用一个简化的模型框架的技术。本报告中概述的方法显示了NEST v2.0可能的强大应用程序的示例，同时还提供了最终的电子反冲模型和探测器参数，这些参数将用于新的分析包，LUX Legacy Analysis Monte Carlo Application（LLAMA），以准确再现LUX数据。由于精确的背景再现对于稀有事件搜索的成功至关重要，例如暗物质直接探测实验，因此这里概述的技术可以用于其他单相和双相氙探测器，以协助精确的ER背景再现。
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）
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。
Investigation of background in large-area neutron detectors due to alpha emission from impurities in aluminium
基于$^{10}$ B $_4$ C薄膜的热中子探测器已被开发作为$^3$ He探测器的替代品。特别是，多网格探测器的概念被认为是未来的ESS和ILL仪器的大面积探测器。良好的信号背景比对于获得预期的科学结果至关重要。由于其机械和中子特性，铝是用于多栅极探测器和其他类似概念的机械结构的最天然材料。然而，由于$α$发射体的自然浓度，来自误识别为中子的$α$粒子的背景可能高得不可接受。我们提出了我们的经验，操作受此问题影响的探测器原型。蒙特卡罗模拟已被用来确认背景为$α$粒子。这些问题已经在多栅格检测器的最近实施中通过使用纯化铝以及标准铝的镀镍来解决。结果是背景减少了两个数量级。一个新的大面积原型已建成纳入这些修改。
A low background Micromegas detector for the CAST experiment
在欧洲核子研究中心的CAST实验第一阶段（2002-2004年），一个低本底Micromegas探测器一直在运行，用于搜索太阳轴子。由于其良好的空间和能量分辨率以及在探测器构造中使用的低放射性材料，该探测器有效运行并实现了非常低水平的背景抑制（$5\times 10^{-5}$计数keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$）。在实验的第二阶段（2005-2007年），将对探测器进行升级，增加一个屏蔽装置并包括聚焦光学系统。这些改进应允许优于两个数量级的背景抑制。
