Ionization Yield from Nuclear Recoils in Liquid-Xenon Dark Matter Detection
在keV核反冲能区研究了两相液态氙暗物质探测器的电离产额。新获得的核猝灭以及最近测量的产生电子-离子对所需的平均能量被用来计算产生的总电荷。为了估计收集到的电子电荷的分数，将Escheras-Imel模型推广到描述液体氙中核反冲的场依赖性。利用实验测量的56.5keV核反冲的自由参数，预测了核反冲电离产额的能量依赖性，随反冲能量的减小而增大，在2~3 keV时达到最大值。这一预测与现有数据吻合良好，并可能有助于降低核反冲的能量检测阈值~1 keV。
2013-10-08 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Measurement of the ionization yield from nuclear recoils in liquid xenon between 0.3 -- 6 keV with single-ionization-electron sensitivity
双相氙TPC探测器是一种高度可扩展和广泛使用的技术，用于搜索来自WIMP暗物质或$\sim$ MeV中微子的相干核散射的低能核反冲信号。这样的实验期望测量来自这样的源的O（keV）电离或闪烁信号。然而，在$\sim1\,$ keV及以下，液体氙中的信号校准具有很大的不确定性，直接影响现有和未来实验的假定灵敏度。在这项工作中，我们报告了一个新的测量的电离产额的核反冲信号在液体氙低至0.3 $\,$ keV $\,\,$ -最低的能量校准报告的日期-在该能量的平均事件仅产生1.1电离~电子。在2和6 $\,$ keV之间，我们的测量结果与现有的测量结果一致，但显着提高了精度。在较低的能量，我们观察到一个下降的趋势，偏离简单的推断现有的数据。我们还研究了电离产率对220 V/cm和6240 V/cm之间的液体氙中所施加的漂移场的依赖性，使这些测量适用于宽范围的电流和不同的操作参数的建议实验。
2019-08-01 hep-ex physics.ins-det
Search for the Migdal effect in liquid xenon with keV-level nuclear recoils
本研究利用标记中子产生的 7.0±1.6 keV 核反冲，在液氙中首次直接寻找 M、L 壳层电子的 Migdal 效应，但未发现符合预言的信号，并分析其原因与影响。
2023-07-24 hep-ex physics.ins-det
A Comprehensive Study of Low-Energy Response for Xenon-Based Dark Matter Experiments
我们报告了一个全面的研究，在双相氙为基础的暗物质实验中的能量响应的低能量反冲。本文提出了一个复合模型来解释零场和非零场下复合几率随反冲能的变化。电子离子复合的作用进行了讨论，为两个父重组和体积重组。我们发现，非零场下的体积复合受到等离子体效应的约束，这是由沿电离轨道形成的等离子体状的电荷云，屏蔽外部电场的影响的内部的高密度的载流子引起的。随后，等离子体时间决定的体积复合概率在非零场被证明是不同的电子反冲和核反冲之间的电离密度的差异，由于两个过程之间的不同。我们显示了一个弱的场依赖性的等离子体时间的核反冲和更强的场依赖性的等离子体时间的电子反冲。因此，在确定电荷和光产额的通用模型中实现了时间相关的复合。我们的模型与基于氙的暗物质实验数据吻合得很好。
2017-02-19 hep-ex physics.ins-det
Scintillation Efficiency for Low-Energy Nuclear Recoils in Liquid-Xenon Dark Matter Detectors
我们进行了理论研究的闪烁效率在低能量区域的液体氙暗物质探测器的关键。我们开发了一个计算机程序来模拟反冲氙核在液态氙中的级联过程，并计算了原子碰撞引起的核猝灭效应。我们使用从实验数据外推到低能区的电子阻止本领，并考虑到电子逃逸的影响，从电子-离子对复合使用广义的Escheras-Imel模型拟合闪烁数据。我们的结果与中子散射的实验结果吻合得很好，并且当反冲能量低于3 keV时，该结果迅速消失。
2013-10-09 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Experimental study of ionization yield of liquid xenon for electron recoils in the energy range 2.8 - 80 keV
本文报道了用~（37）Ar、~（83）mKr、~（241）Am、~（129）Ar、~（131）Ar等同位素在液态氙中产生的能量低于100 keV的电子反冲的电离产额的首次实验研究结果。用~（37）Ar同位素（2.82）keV直接测量证实，在~ 10 keV能量范围内，电离产额随能量的减小而增大，这与NEST的预测一致。在3.75 kV/cm的电场下，2.82 keV的闪烁衰减时间为25 ± 3 ns。
2014-08-08 hep-ex physics.ins-det
First measurement of discrimination between helium and electron recoils in liquid xenon for low-mass dark matter searches
本研究首次在液氙中测量了低能氦反冲与电子反冲的鉴别能力，通过金箔衰减$^{210}$Po的$α$粒子产生氦反冲，发现其与电子反冲事件群分离良好，为低质量暗物质搜索提供了关键实验依据。
2024-03-21 hep-ex nucl-ex
Nuclear Recoil Migdal Effect in Liquid Xenon Dark Matter Experiments
Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；C.N. Yang Institute for Theoretical Physics, Stony Brook University（纽约州立大学石溪分校陈省身理论物理研究所）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）
本文通过理论和实验研究，预测了液氙探测器中核反冲Migdal效应的特征和可观测信号，并讨论了直接观测该效应的挑战与测量策略。
2026-06-02 hep-ex
Determination of responses of liquid xenon to low energy electron and nuclear recoils using the PandaX-II detector
本文报道了双相氙时间投影室探测器PandaX-Ⅱ对低能反冲的响应。在400和317 V/cm两个漂移场下，分别用注入氚化甲烷或$^{220}$ Rn源，以及用$^{241}$ Am-Be中子源，在$1-25$ keV（ER）和$4-80$ keV（NR）能量范围内，标定了电子反冲（ER）和核反冲（NR）响应。经验模型被用来拟合两种类型的反冲的光产额和电荷产额。最佳拟合模型能很好地描述标定数据。通过对数据的统计比较，得到了拟合模型的系统不确定度。
2021-02-18 hep-ex physics.ins-det
Nuclear recoil scintillation and ionisation yields in liquid xenon from ZEPLIN-III data
闪烁和电离产率的核反冲在液体氙以上10千电子伏特（核反冲能量）推导出使用宽带Am-Be中子源获得的数据。从两个来源的几次曝光的核反冲数据进行了比较，详细的模拟。能量依赖的闪烁和电离产量得到可接受的适合的数据。效率和分辨率的影响，使用光收集蒙特卡罗，测量光电倍增管的响应曲线和硬件触发器的研究。发现闪烁产率逐渐下降低于~40 keVnr，电离产率上升，两者都与最新的独立测量结果吻合良好。该分析方法适用于最新的ZEPLIN-III数据，获得了显着升级的探测器和精确校准的Am-Be源，以及从2008年首次运行的早期数据。还提出了一种新的方法来推导反冲闪烁产额，其中包括亚阈值S1事件，这证实了主要的分析。
2011-10-17 hep-ex physics.ins-det
An approximate likelihood for nuclear recoil searches with XENON1T data
XENON合作组织已经公布了对特定暗物质-核子反冲光谱的严格限制，这些光谱来自于暗物质反冲到液体氙探测器靶上。在本文中，我们提出了一个近似的可能性XENON 1 T 1吨-年的核反冲搜索适用于任何核反冲谱。除了本文，我们还发布了使用我们提出的方法计算上限的数据和代码。近似似然是在重构能量的仓中构建的，沿着每个仓中的信号期望进行轮廓化。这种方法可以用来计算近似的可能性，因此大多数统计结果的任何核反冲光谱。使用这种方法计算近似结果比XENON 1 T原始出版物中使用的可能性快大约三个数量级，其中为特定系列的反冲光谱设置了限制。使用这种相同的方法，我们包括玩具蒙特卡罗模拟衍生的binwise似然性为即将到来的XENONNT实验，可以类似地用于评估在其最终的20吨年曝光的任意核反冲签名的灵敏度。
2022-10-13 hep-ex physics.ins-det
Scintillation efficiency and ionization yield of liquid xenon for mono-energetic nuclear recoils down to 4 keV
液态氙（LIPE）是一种用于探测弱相互作用大质量粒子（WIMPs）形式的暗物质的实验的优良材料。低能量检测阈值对于灵敏的WIMP搜索是必不可少的。对低能核反冲的相对闪烁效率（Leff）和电离产额的理解仅限于能量低于10 keV的情况。在本文中，我们提出了新的测量，扩展到4千电子伏的能量，发现Leff随能量的降低而降低。我们还测量了闪烁效率的淬火由于电场在LIGO，发现没有显着的字段依赖性。
2010-01-18 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Impact of Low-Energy Response to Nuclear Recoils in Dark Matter Detectors
我们报告了锗和液体氙探测器对电子和核反冲的绝对能量响应函数。结果表明，对于给定数量的可探测光电子，双相氙探测器的核反冲的探测能量阈值可以是几keV。我们估计每个电子-空穴对消耗的平均能量为$\sim$ 3.32 eV，这为在69伏下50 mini-Kelvin下具有1 THz的初级声子频率的锗检测器设置了$\sim$ 2.15 keV的检测能量阈值。核反冲和电子反冲的Fano因子限制了这两种技术在2-3 keV反冲能量以下区分核反冲的能力。
2017-03-28 hep-ex physics.ins-det
Low-energy electronic recoil in xenon detectors by solar neutrinos
太阳中微子在多吨氙探测器中引起的低能电子反冲是一个重要的研究课题，不仅因为它是直接寻找弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的不可约背景源，而且因为它提供了一种可行的方法来测量太阳$pp$和$^{7}\textrm{Be}$中微子，使之达到当前标准太阳模型预测的精度水平。在这项工作中，我们进行$\textit{ab initio}$多体计算的结构，光电离，和中微子电离的氙。结果表明，在低反冲能下，原子束缚效应对中微子-电子散射截面有相当大的抑制作用。与以前基于自由电子图像的计算相比，在相同的探测器配置下，我们计算的电子反冲事件率降低了约$25\%$。本文给出了氙探测器在100 eV - 30 keV能窗内的电子反冲率谱，并讨论了它对低能太阳中微子探测（作为信号）和WIMP搜寻（作为背景源）的意义。
2016-10-19 hep-ex hep-ph nucl-ex
Measurements of Scintillation Efficiency and Pulse-Shape for Low Energy Recoils in Liquid Xenon
给出了在液体氙闪烁体探测器中低能核和电子反冲事件的观测结果。在反冲能量40 keV - 70 keV范围内，核反冲的相对闪烁效率为0.22 +/- 0.01。在闪烁脉冲形状的单一主导衰变分量的假设下，对于6 keV < Eee < 30 keV的核反冲事件，衰变时间常数的极大似然估计的对数正态平均参数T0等于21.0 ns +/- 0.5 ns。据观察，电子反冲T0上升缓慢的能量，在Eee ~ 15 keV的值~ 30 ns。电子和核反冲脉冲形状被发现是很好的拟合单指数函数，虽然一些证据被发现为双指数形式的核反冲脉冲形状。
2001-06-08 hep-ex
Investigating the XENON1T Low-Energy Electronic Recoil Excess Using NEST
寻找宇宙中失踪的质量暗物质是粒子物理学中最活跃的研究领域之一。XENON 1 T实验最近观测到3.5个$σ$过剩，这可能与暗物质或太阳轴子一致。在这里，我们将使用稀有元素模拟技术（NEST）软件来模拟XENON 1 T探测器，再现过剩。我们利用不同的探测器效率和能量重建模型，但它们主要影响sub-keV能量，无法解释XENON 1 T过剩。然而，使用NEST，我们可以以多种独特的方式再现它们的过剩，最容易的是通过添加31个$\pm$ 11个$^{37}Ar$衰变。此外，这导致新的、修改的背景模型，至少使用非轮廓似然比（PLR）方法将过量的显著性降低到$\le2.2σ$。这是一个独立的确认，即过量是一个真实的效应，但可能可以用已知的物理学来解释。许多交叉检查我们的$^{37}Ar$假设。
2021-01-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Ionization and scintillation of nuclear recoils in gaseous xenon
在电致发光时间投影室中同时观测到了氙在14巴压力下的核反冲产生的电离和闪烁。中子从放射性同位素$α$ -Be中子源被用来诱导氙核反冲，并观察到的反冲光谱进行了比较，一个详细的蒙特卡罗采用估计的电离和闪烁产率的核反冲。的能力，区分电子和核反冲使用的比率电离初级闪烁证明。这些结果鼓励进一步研究在气相中使用氙作为暗物质直接探测实验中的探测介质。
2014-09-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
EFT Approach of Inelastic Dark Matter for Xenon Electron Recoil Detection
通过电子反冲测量暗物质（DM）信号为直接探测轻DM粒子提供了重要手段。最近XENON 1 T异常与电子反冲能量约$\,E_R^{}\!=\!(2-3)$ keV可以自然地解释DM非弹性散射注入能量的反冲电子，并给出了一个狭窄的峰值结构的反冲光谱。本文提出了一种有效场论（EFT）方法来处理氙电子反冲探测中的非弹性DM信号。对于较重的介体，我们用有效的接触算符表示了两个DM场$(X,\,X')$和两个轻子的DM-轻子相互作用。使用XENON 1 T数据，我们拟合电子反冲谱并将允许的标量DM质量分裂约束为$\,2.1\,\text{keV}\!<\!Δm\!<\!3.3\,\text{keV}$（95% C.L.），具有最佳拟合的$\,Δm \!=\! 2.8$ keV。我们分析了这种有效的DM-电子接触相互作用产生的遗迹丰度。为了提供两个DM遗迹丰度和XENON 1 T过剩，我们得到新的DM质量和DM有效相互作用的UV截止尺度的限制。最后，我们研究了有效的DM轻子接触相互作用的可能的UV完成。
2020-11-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
High Pressure Gas Xenon TPCs for Double Beta Decay Searches
本文综述了高压气氙时间投影室在无中微子双β衰变实验中的应用。首先，讨论了该技术的基本原理和该领域的历史发展。然后，提出了最先进的技术，包括吨级质量的下一代实验的前景。
2019-03-06 hep-ex physics.ins-det
Light WIMP Searches: The Effect of the Uncertainty in Recoil Energy Scale and Quenching Factor
以液体氙探测器为例，一个强大的反冲能量校准的重要性，作为一个先决条件，寻找轻质量弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的强调。重要的不足之处，在现有的测量分析的相对闪烁效率和电离产额的核反冲在液体氙，导致的结论是，最近试图提取光WIMP灵敏度限制的XENON10和XENON100探测器是不成熟的，过于乐观。
2010-10-25 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Low-threshold response of a scintillating xenon bubble chamber to nuclear and electronic recoils
本文展示了闪烁氙气泡室在低至0.50 keV热力学阈值下对约1 keV核反冲的灵敏度，同时保持对γ射线成核不敏感，并给出了核反冲成核响应的标定及γ射线诱发俄歇级联成核概率的严格上限。
2025-02-13 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Xenon TPCs for Double Beta Decay Searches
氙时间投影室（TPC）已成为$^{136}$中子源中寻找无中微子双β衰变的成熟探测技术。我讨论了这个选择的动机。我描述了双β衰变的液态和气态氙TPC项目的现状和前景。
2019-04-12 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Neutrino self-interactions and XENON1T electron recoil excess
XENON 1 T合作最近报告了在$1-7\,\mathrm{keV}$之间的能量范围内的电子反冲事件过量。如果中微子与强度为$g_{νN}$的光矢量介质耦合，并与强度为$χ$和$g_{νN}χ\sim10^{-13}$的光子动力学混合，那么这种过剩可以被理解为源自已知的太阳中微子通量。在这里，我们表明，这样的耦合值可以自然地出现在远程矢量介导的中微子自相互作用的重正化模型。通过中微子-电子散射截面的特征$1/T^2$能量依赖性，可以将该模型与XENON 1 T过剩的其他解释区分开来。其他的特征包括看不见的希格斯粒子和$Z$衰变，以及在几个$100\,\mathrm{GeV}$上的带电希格斯粒子。ALPS II将探测部分可行参数空间。
2020-10-12 hep-ex hep-ph
Inelastic from the Other Side: Xenon Excitation Signals in Light of the LZ High-Recoil Event
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Xinjiang University（新疆大学）
本研究针对LZ实验报告的高反冲事件，采用NREFT框架计算非弹性氙速率，模拟其探测器响应，构建背景模型并分析，发现该伴随道需更大曝光量才可观测，扩展了暗物质现象学范围。
2026-09-07 hep-ex hep-ph
Scintillation-only Based Pulse Shape Discrimination for Nuclear and Electron Recoils in Liquid Xenon
在一个专门的测试设置在神冈天文台，我们研究了脉冲形状歧视（PSD）在液体氙（LXe）的暗物质搜索。PSD在LC 10是基于观察到的闪烁光从电子事件发射的时间比核反冲事件，我们的方法使用了一个简单的比率早期总闪烁光发射在一个单一的闪烁事件。需要50%的核反冲保留效率，我们将能量在4.8和7.2 keVee之间的电子背景降低到7.7 \pm 1.1（stat）\pm 1.2 0.6（sys）\times 10-2，并将能量在4.8和7.2 keVee之间的电子背景降低到7.7 \pm 2.8（stat）\pm 2.5 2.8（sys）\times 10- 2。3，能量在9.6至12 keVee之间，闪烁光产量为20.9 p.e./凯通过掩蔽一些光以将该产率降低至4.6p.e./ keV，相同的方法导致电子事件减少2.4 \pm 0.2（stat）\pm 0.3 0.2（sys）\times 10-1以上较低的能量区域。我们还观察到，在对比核反冲的波动，我们的早期电子事件的总比率大于预期的统计波动。
2011-06-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
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。
2020-02-28 hep-ex physics.ins-det
Importance of upgraded energy reconstruction for direct dark matter searches with liquid xenon detectors
液态氙暗物质搜寻实验所采用的通常的核反冲能重建仅依赖于初级闪烁光子信号。基于光子和电子信号的能量重建产生搜索结果的更准确的表示。对于质量为m~10 GeV的暗物质粒子，在典型搜索框的左下角更有可能观察到散射事件的核反冲，而不是在核反冲校准质心附近。在搜索框的这个区域，实际的核反冲能比通常的能量标度小，大约是x2的一个因子。最近的搜索结果从XENON 100实验进行了讨论，根据这些考虑。
2012-10-18 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Discrimination of electronic recoils from nuclear recoils in two-phase xenon time projection chambers
我们提出了一个全面的分析电子反冲与核反冲歧视液/气氙时间投影室，使用校准数据从2013年和2014-16年运行的大型地下氙（LUX）实验。我们观察到强烈的电荷到光的歧视增强事件的能量增加。对于S1 = 120个探测光子的事件，即相当于$\sim$ 100 keV的核反冲能量，我们观察到$<10^{-5}$的电子反冲背景接受度为50%的核反冲信号接受度。我们还观察到适度的电场依赖性的歧视权力，其峰值在300 V/cm左右的领域在本研究中探索的范围内（50-500 V/cm）。在S_1 = 1-80 phd的WIMP搜索区域内，我们观测到的最小电子反冲泄漏为${(7.3\pm0.6)\times10^{-4}}$，这是在240-290 V/cm的漂移场下得到的。脉冲形状歧视是用来改善我们的结果，我们发现，在低能量和低场，有一个额外的减少背景泄漏的一个因素高达3。我们开发了一个经验模型的重组波动，当使用旁边的贵元素闪烁技术（NEST）的模拟包，正确地再现了电子反冲数据的偏斜。我们使用这个更新的模拟来研究电子反冲带的宽度，发现其主要贡献来自电子-离子复合波动，其次是S1信号波动，S2信号波动和给定能量沉积产生的量子总数波动的贡献大小。
2020-12-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A measurement of the scintillation decay time constant of nuclear recoils in liquid xenon with the XMASS-I detector
本文报道了在日本神冈地下实验室用XMASS-I探测器对液态氙中核反冲（NR）闪烁衰变时间常数的现场测量。XMASS-I是一个大型的单相氙闪烁探测器，其目的是通过弱相互作用大质量粒子（WIMP）和氙核之间的碰撞引起的NR直接探测暗物质。内部检测器容积包含832 kg的LIPE。$^{252}$ Cf用作照射探测器的外部中子源。通过比较所观察到的光子探测时间与蒙特卡罗模拟的闪烁衰减时间常数的中子诱导NR进行了评价。与衰减时间的拟合优选两个衰减时间分量，一个用于双$_{2}^{*}$单重态和三重态中的每一个，其中$τ_{S}$ = 4.3 $\pm$ 0.6 ns取自先前的研究，测得$τ_{T}$为26.9 $^{+0.7}_{-1.1}$ ns，单重态分数$_{S}$为0.252 $^{+0.027}_{-0.019}$。目的是减少WIMP搜索中的电磁背景。对于50% NR接受度，在5- 10 keV $_{\rm ee}$和10- 15 keV $_{\rm ee}$能量范围内，ER接受度分别为13.7 ${\pm}$ 1.0%和4.1 ${\pm}$ 0.7%。
2018-12-25 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
EFT Interpretation of XENON1T Electron Recoil Excess: Neutrinos and Dark Matter
我们研究了标量单重态扩展的暗物质有效场论中XENON 1 T电子反冲过剩。我们面对它与各种天体物理和实验室的限制，在一般的设置和更具体的，最近提出的，与亲轻子$Z_2$奇介质的变体。后者还通过抑制的$Z_2$破缺为轻子提供质量，这种结构与观察到的过剩的性质非常吻合，离散对称性导致了非标准的暗物质相互作用。我们发现，过剩可以解释中微子-电子相互作用，与中微子和电子质量，而暗物质-电子散射不会导致统计上显着的改善。我们分析了参数空间的异常，并找到严重的限制，只能避免在某些角落的参数空间。大爆炸核合成的电子耦合的潜在问题边界可以通过新标量扇区中的后期相变来规避。
2021-02-23 hep-ex hep-ph
Signal yields, energy resolution, and recombination fluctuations in liquid xenon
这项工作提出了一个分析单能电子反冲峰的暗物质搜索和校准数据从第一次地下科学运行的大型地下氙（LUX）探测器。液体氙电荷和光产额之间的电子反冲能量为5.2和661.7千电子伏的测量，以及LUX探测器在这些相同的能量的能量分辨率。此外，有一个解释现有的测量和描述的电子-离子复合波动在液体氙作为一个更一般的液体氙重组波动模型的限制情况。在单能电子反冲峰的这些波动的标准偏差的测量表现出的能量存款高达661.7 keV的离子数的线性依赖，与以前的LUX测量值之间的2-16 keV与$^3$ H。我们强调的相似性，在液体氙重组的电子和核反冲的重组波动与低能量校准数据测量的比较。
2016-10-06 hep-ex physics.ins-det
Intrinsic Fano factor of nuclear recoils for dark matter searches
在10 ~ 200 keV的反冲能量范围内，锗和硅中的核反冲产生的电子-空穴比其对应的电子反冲产生的电子-空穴有更大的变化.这种效应--主要是由于给定能量的核反冲导致的晶格能量的偏差--已经被林哈德模型预测到了。我们用内禀核反冲Fano因子来参数化方差，在25 keV附近，硅和锗的内禀核反冲Fano因子分别为24.3 $\pm$ 0.2和26 $\pm$ 8。方差具有重要的影响，预期的信号形状的实验，利用低能量的核反冲，如直接暗物质搜索和相干中微子核散射测量。
2022-12-12 hep-ex physics.ins-det
Neutron disappearance and the LZ nuclear recoil event
The University of Osaka（大阪大学）；Università di Pisa（比萨大学）
LZ实验的248 keV核反冲事件被解释为束缚中子消失，可能是自发衰变或暗物质诱导，其反冲谱和约束条件取决于能量释放大小及阈值条件。
2026-09-09 hep-ex hep-ph
Revised performance parameters of the ZEPLIN-III dark matter experiment
本说明介绍了适用于ZEPLIN-III暗物质实验第一次科学运行数据的修订后的探测器参数;这些数据集于2008年获得，并于2011年重新分析。该运行证明了在3.8 kV/cm的电场下，在低于40 keV的核反冲能量下，在1/10，000的水平下，液体氙中的电子反冲区分;这仍然是迄今为止报道的该介质的最佳区分。建立在近年来发表的相关测量，电子和核反冲，这已被线性映射到Co-57 γ射线相互作用的闪烁和电离响应的校准，在这里转换成光学参数，更适合于相关的数据新兴的液体氙响应模型。在低能量的电子和核反冲人口的拟合上给出了额外的信息。本说明的目的是支持这些模型的进一步发展，在高场获得的宝贵数据。
2020-07-03 hep-ex physics.ins-det
The effect of the recoil energy window on the results of direct dark matter experiments
XENON 10和CDMS实验排除图的奇怪交叉示例了所选分析能量窗口对暗物质实验结果的影响。在证明XENON 10选择分析的窄能窗确实是这种交叉的原因之后，得到了确定实验应该使用的反冲能窗的高能量极值的方法。
2009-10-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Scintillation and Ionization Ratio of Liquid Argon for Electronic and Nuclear Recoils at Drift-Fields up to 3 kV/cm
两相氩探测器基于脉冲形状鉴别和电离/闪烁比（S2/S1）在电子反冲和核反冲事件之间具有高鉴别能力。这一特性非常适合于暗物质搜寻建立低本底实验。然而，与氙相比，氩的S2/S1的基本性质并不为人所知。我们报告的S2/S1属性的评估与两相检测器在漂移场为0.2-3.0 kV/cm。最后讨论了S_2/S_1对电子反冲本底的分辨能力。
2018-09-26 hep-ex physics.ins-det
The Impact of Photon Flight Path on S1 Pulse Shape Analysis in Liquid Xenon Two-phase Detectors
LUX暗物质搜索实验是一个350公斤的双相氙时间投影室，位于美国南达科他州铅市桑福德地下研究设施4850英尺的高度。两相氙探测器在暗物质探测中的成功依赖于它们区分电子反冲（ER）背景事件和核反冲（NR）信号事件的能力。典型地，NR-ER辨别是从电致发光光（S2）与即时闪烁光（S1）的比率获得的。S1脉冲形状的分析是可用于区分NR与ER的附加鉴别技术。脉冲形状NR-ER歧视可以实现的基础上的单重态和三重态，产生S1的去激发过程的比例。NR S1主要由单重态的去激发过程控制，时间常数约为3 ns，而ER S1主要由三重态的去激发过程控制，时间常数约为24 ns。随着探测器尺寸的增加，S1光子飞行路径的变化可以变得与这些衰减常数相当，从而降低了将NR与ER分离的脉冲形状分析的效用。LUX探测器中的路径长度变化的效果进行了研究，使用模拟的结果和S1脉冲形状分析的影响进行了讨论。
2015-12-30 hep-ex physics.ins-det
First Demonstration of a Scintillating Xenon Bubble Chamber for Detecting Dark Matter and Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering
2016年6月和11月在西北大学运行的30 g氙气泡室首次观察到过热液体中核反冲引起的同时气泡成核和闪烁。该室装有用于近红外气泡成像的CCD相机、用于检测175 nm氙闪烁光的日盲光电倍增管和用于检测来自生长气泡的超声发射的压电声换能器。从声学信号确定的成核时间用于将特定闪烁脉冲与气泡成核事件相关联。我们报告的数据从这个腔室的热力学“塞茨”阈值从4.2至15.0千电子伏。当暴露于$^{252}$ Cf中子源时，观察到的单个和多个气泡速率表明，对于8.3 keV的热力学阈值，使气泡成核所需的最小核反冲能量为$19\pm6$ keV（1 $σ$不确定度）。这与观察到的气泡成核事件的闪烁光谱一致。我们没有看到伽马射线在任何研究阈值下气泡成核的证据，设定了90%的C. L。在4.2 keV热力学阈值下，每个伽马相互作用的$6.3\times10^{-7}$气泡的上限。这表明比CF $_3$ I泡室中更强的伽马辨别力，支持闪烁产生抑制电子反冲的泡成核而核反冲照常成核泡的假设。这些测量建立了贵液泡室作为一个有前途的新技术，用于检测弱相互作用的大质量粒子暗物质和相干弹性中微子核散射。
2017-06-08 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Feasibility of Liquid-phase Xenon Proportional Scintillation for Low-energy Physics
针对双相氙TPC气隙技术挑战及单电子本底问题，研究验证纯单相液氙TPC的比例闪烁能力，证实其仍可区分电子与核反冲，且S2后单电子本底大概率与液-气界面无关。
2024-08-03 hep-ex physics.ins-det
Inelastic Dark Matter Electron Scattering and the XENON1T Excess
探测暗物质（DM）的电子反冲可以揭示暗区的结构。我们考虑这样一种情况：较重的DM粒子非弹性地散射电子并转化为较轻的DM粒子。两个DM粒子之间的小质量差被转换成电子反冲能量。考虑到原子结构，我们研究了大质量暗光子介导的DM-电子相互作用，并计算了DM的非弹性散射率。结果发现，散射率显着增强，因为小的质量分裂，这使得一个小的动量转移匹配的电子波函数的大小。我们发现，存在一个可行的参数空间，解释了过量的电子反冲事件约2-3千电子伏最近报道的XENON 1 T实验。
2020-08-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Low-energy (0.7-74 keV) nuclear recoil calibration of the LUX dark matter experiment using D-D neutron scattering kinematics
大型地下氙实验（英语：Large Underground Xenon experiment）是一个双相液态氙时间投影室（TPC），位于美国南达科他州的桑福德地下研究设施。在LUX探测器上，利用氘-氘聚变源产生的单能2.45 MeV中子束，对液态氙中的核反冲进行了$\textit{in situ}$标定。使用由活性氙体积内的双散射中子事件定义的测量的散射角，重建来自TPC中的第一中子散射的核反冲能量。我们测量的绝对电荷（$Q_{y}$）和光（$L_{y}$）产额在平均电场为180 V/cm的核反冲能量跨越0.7至74 keV和1.1至74 keV，分别。这种校准的核反冲信号产量将允许液体氙核反冲信号模型的进一步完善，重要的是暗物质搜索，清楚地表明测量的电离和闪烁信号在这种介质中的反冲能量下降到$\mathcal{O}$（1千电子伏）。
2016-10-26 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Energy deposition on nuclear emulsion by slow recoil ions for directional dark matter searches
本文计算了5 - 200 keV的C离子和5 - 600 keV的Kr离子在核乳胶上沉积的电子能量，并与快离子沉积的电子能量进行了比较，为设计和建造定向暗物质搜寻的细颗粒核乳胶提供了依据。核猝灭因子和电子LET（线性能量转移），沿离子轨道沉积的特定电子能量，进行了评估。对重离子径迹结构的核心和半影进行了修正，以理解由暗物质候选者WIMP产生的反冲离子撞击核乳胶中AgBr晶体的核所产生的径迹。本文还研究了$α$ -衰变产生的100 - 180~keV重反冲离子Pb离子。此外，考虑到地下实验室中本底中子的影响，还计算了25 - 80 keV质子离子的径迹结构。
2019-05-16 hep-ex physics.ins-det
GraXe, graphene and xenon for neutrinoless double beta decay searches
我们提出了一个新的探测器概念，Graxion（发音为Grace），用于寻找中微子-136的双β衰变。石墨烯结合了稀有事件搜索中流行的检测介质液体氙和一种新的无背景材料石墨烯。在我们的Graxide基线设计中，一个由石墨烯涂层钛网制成的球体，充满了富含136同位素的液体氙（Lxide），浸入大量装有光电探测器的天然Lxide中。液态氙是一种极好的闪烁体，对自身的光线相当透明。石墨烯在很大的频率范围内是透明的，并且对氙是不可渗透的。事件的位置可以从光传感器中检测到的光图案推断出来。外部背景将被天然Leptin的缓冲物屏蔽，使超放射纯的内部体积几乎没有背景。工业石墨烯可以以具有竞争力的成本制造，以生产球体。在同位素氙-136中浓缩氙很容易，而且相对便宜，世界上已经有近一吨的浓缩氙可用（目前正在EXO，KamLAND-Zen和NEXT实验中使用）。所有低温专业知识都可以从使用液体氙的众多实验中轻松获得。使用引力概念的实验在短时间内看起来是现实的和负担得起的，其物理潜力是巨大的。
2012-02-23 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Resolving XENON Excess With Decaying Cold Dark Matter
我们提出了一个衰变的冷暗物质模型来解释在XENON 1 T实验中观察到的过量电子反冲。在这种情况下，从母暗物质衰变的子暗物质很容易获得足够大的速度，以饱和的电子反冲能量的峰值约2.5 keV，和观测到的信号率可以满足母暗物质的质量为10-200 MeV和寿命大于宇宙的年龄。通过对暗物质探测、宇宙微波背景和大尺度结构实验的验证，我们发现该模型与实验极限是一致的。
2021-05-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Simulations of the Nuclear Recoil Head-Tail Signature in Gases Relevant to Directional Dark Matter Searches
我们提出了第一个详细的模拟头尾效应相关的定向暗物质搜索。大多数的电离电荷的位置的调查，无论是在开始的一半（尾部）或在结束的一半（头部）的核反冲轨道进行碳和硫反冲在40托负离子二硫化碳和氟反冲在100托四氟化碳。SRIM模拟程序，连同一个专门编写的蒙特卡罗发生器，用于模拟生产的电离对，扩散和基本读出几何相关的潜在的真实探测器的情况下，如正在开发的漂移实验。结果清楚地表明存在的头-尾轨道不对称性，但严重影响的幅度由两个竞争因素：性质的阻止能力和细节的范围离散。前者往往导致尾部大于头部，后者则相反。
2009-02-25 hep-ex physics.ins-det
Atmospheric neutrinos in a next-generation xenon dark matter experiment
我们研究了未来氙和氩基暗物质和中微子探测实验对低能大气中微子的敏感性。不考虑实验背景，识别大气中微子引起的核反冲的主要障碍是由于$pp$太阳中微子引起的电子反冲分布的尾部。我们用NEST程序模拟了氙探测器中的太阳和大气中微子信号，发现700吨年的曝光将产生大气中微子的$5σ$探测。我们探讨了不同的探测器性能的影响，并发现一个足够长的电子寿命是必不可少的成功这样的测量。
2020-02-20 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Measurement of Charge and Light Yields for $^{127}$Xe L-Shell Electron Captures in Liquid Xenon
使用双相氙时间投影室（LXe-TPC）的暗物质搜索依赖于它们在搜索信号样核反冲（NR）时拒绝背景电子反冲（ER）的能力。ER响应通常使用$β$ -衰变源（如氚）进行校准，但这些校准并不表征伴随原子空位的事件，如太阳中微子散射内壳层电子。这样的事件导致X射线和俄歇电子的发射，导致更高的电子-离子复合，从而比从$β$ -衰变校准推断的更像NR的响应。我们提出了一个交叉校准的氚$β$ -衰变和$^{127}$的电子捕获衰变（产生内壳层的空缺）在一个小规模的LXe-TPC，并给出了最精确的测量日期的光和电荷产额的$^{127}$的电子捕获在液体氙。我们观察到一个6.9 $σ$（9.2 $σ$）的差异，在L-壳层的捕获响应相对于氚$β$ -衰变，测量的漂移场为363 $\pm$ 14 V/cm（258 $\pm$ 13 V/cm），当与模拟调整，以重现正确的$β$ -衰变响应。在暗物质搜索中，使用忽略这一效应的背景模型会导致仅背景数千吨年照射量的过度覆盖（上限），但其水平远低于90\%C. L.的1- $σ$实验间变化。50 GeV/ $c^2$暗物质粒子相互作用速率的上限。
2021-12-14 hep-ex physics.ins-det
Direct detection of finite-size dark matter via electron recoil
本研究探讨通过电子反冲直接探测不同半径的puffy DM粒子，发现大半径粒子的散射截面约束弱于XENON实验现有排除限，而小半径粒子约束与类点状DM相似。
2023-09-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Neutron-induced nuclear recoil background in the PandaX-4T experiment
在PandaX-4 T液态氙实验中，中子感生的核反冲本底对暗物质的研究至关重要。本文研究了液态氙中中子本底的特性，并用三种方法评价了它们在单次散射核反冲事件中的贡献。第一种方法是完全基于蒙特卡罗模拟的。最后两种是数据驱动的方法，它们也分别使用数据中的多次散射信号和高能量信号。在0.63吨年辐照量的PandaX-4 T试运行数据中，所有方法给出了一致的结果，即在5 ~ 100 keV的近似核反冲能窗内，暗物质信号区存在$1.15\pm0.57$中子感生本底。
2022-07-29 hep-ex physics.ins-det
The NEXT experiment for neutrinoless double beta decay searches
氙TPC的中微子实验（NEXT）试图发现$^{136}$中微子的无中微子双β衰变（$ββ0ν$）使用高压氙气时间投影室与电致发光放大。对$ββ0ν$衰变的观测将证明中微子是马约拉纳粒子，轻子数是不守恒的。NEXT探测器概念为$ββ0ν$ -衰变搜索提供了几个非常有价值的功能，包括出色的能量分辨率、跟踪背景的主动抑制和对大源质量的可扩展性。NEXT项目的初始阶段（2009-2014年）致力于研发两个原型（DEMO和DBDM），约1千克活性氙质量，展示了探测器概念的性能。在该项目的第二阶段（2015-2019年），NEXT合作组织在西班牙Canfranc的Subterráneo地下工作，这是一个大约5公斤氙质量的放射性纯探测器。当前阶段的目标是NEXT-100探测器的建造、调试和运行，运行3年后，对$β\beta0ν$衰变半衰期的预测灵敏度为$6\times10^{25}$年（90% CL）。该合作组织还计划在未来开展一个吨级的阶段，以探索$ββ0ν$ -超过$10^{26}$年的衰变半衰期。
2019-11-05 hep-ex physics.ins-det
The NEXT experiment: A high pressure xenon gas TPC for neutrinoless double beta decay searches
无中子双β衰变（英语：Double beta decay）是一种假设的、非常慢的核跃迁，其中两个中子同时经历β衰变而没有中微子的发射。这个过程的重要性超出了它的内在利益：一个明确的观察将建立中微子的马约拉纳性质，并证明轻子数的违反。NEXT是一个新的实验，使用放射纯高压氙气TPC寻找无中微子双β衰变，充满了100公斤浓缩的氚-136。NEXT将是第一款使用SOFT（分离、优化功能）技术的电致发光读出的大型高压气体TPC。该设计包括非对称TPC，在透明阴极后面有光电倍增管，在阳极后面有位置敏感的光像素。该实验已被批准于2014年在西班牙Canfranc Subterráneo（LSC）开始数据采集。
2012-10-15 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Search for Event Rate Modulation in XENON100 Electronic Recoil Data
我们已经在2011年2月至2012年3月期间使用XENON 100探测器记录的（2-6）keV能量范围内搜索了电子反冲事件率的周期性变化，总计224.6个生存日。在详细研究以确定检测器的稳定性及其在此运行期间的背景贡献之后，我们进行了未分组的轮廓似然分析，以确定长达500天的任何周期性。我们发现一个全球性的意义小于1西格玛的所有时期，表明没有统计上显着的调制数据。虽然本地意义的年度调制是2.8西格玛，多散射控制样本的分析和调制的相位不利于暗物质的解释。DAMA/LIBRA年度调制解释为暗物质签名与轴向矢量耦合的WIMP电子被排除在4.8西格玛。
2015-07-28 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Neutron background in large-scale xenon detectors for dark matter searches
对未来大尺度粒子暗物质探测器的中子本底进行了模拟。中子在岩石和探测器元件中通过自发裂变和（α，n）反应以及宇宙射线μ子产生。的模拟技术和结果进行了讨论的通用液体氙暗物质探测器的预期灵敏度的上下文中。研究了中子本底抑制方法。可以通过吨级探测器实现$10^{-9}-10^{-10}$ pb对WIMP-核子相互作用的灵敏度。
2004-04-30 hep-ex
Comments on arXiv:1006.0972 "XENON10/100 dark matter constraints in comparison with CoGeNT and DAMA: examining the Leff dependence"
Savage等人最近提出，XENON 10实验的结果与DAMA/LIBRA和CoGeNT实验区域的总体不相容。在这个简短的说明中，这个错误结论的来源是对氙10在探测低能核反冲的S1光时的效率的误解。
2010-06-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
