We discuss JUNO sensitivity to the annihilation of MeV dark matter in the galactic halo via detecting inverse beta decay reactions of electron anti-neutrinos resulting from the annihilation. We study possible backgrounds to the signature, including the reactor neutrinos, diffuse supernova neutrino background, charged- and neutral-current interactions of atmospheric neutrinos, backgrounds from muon-induced fast neutrons and cosmogenic isotopes. A fiducial volume cut, as well as the pulse shape discrimination and the muon veto are applied to suppress the above backgrounds. It is shown that JUNO sensitivity to the thermally averaged dark matter annihilation rate in 10 years of exposure would be significantly better than the present-day best limit set by Super-Kamiokande and would be comparable to that expected by Hyper-Kamiokande.
JUNO sensitivity to the annihilation of MeV dark matter in the galactic halo / A. Abusleme, T. Adam, S. Ahmad, R. Ahmed, S. Aiello, M. Akram, A. Aleem, T. Alexandros, F. An, Q. An, G. Andronico, N. Anfimov, V. Antonelli, T. Antoshkina, B. Asavapibhop, J. Pedro Athayde Marcondes de Andr??, D. Auguste, W. Bai, N. Balashov, W. Baldini, A. Barresi, D. Basilico, E. Baussan, M. Bellato, A. Bergnoli, T. Birkenfeld, S. Blin, D. Blum, S. Blyth, A. Bolshakova, M. Bongrand, C. Bordereau, D. Breton, A. Brigatti, R. Brugnera, R. Bruno, A. Budano, J. Busto, A. Cabrera, B. Caccianiga, H. Cai, X. Cai, Y. Cai, Z. Cai, R. Callegari, A. Cammi, A. Campeny, C. Cao, G. Cao, J. Cao, R. Caruso, C. Cerna, C. Chan, J. Chang, Y. Chang, G. Chen, P. Chen, P. Chen, S. Chen, X. Chen, Y. Chen, Y. Chen, Z. Chen, Z. Chen, J. Cheng, Y. Cheng, Y. Chin Cheng, A. Chetverikov, D. Chiesa, P. Chimenti, Z. Chu, A. Chukanov, G. Claverie, C. Clementi, B. Clerbaux, S. Conforti Di Lorenzo, D. Corti, F. Dal Corso, O. Dalager, C. De La Taille, Z. Deng, Z. Deng, W. Depnering, M. Diaz, X. Ding, Y. Ding, B. Dirgantara, S. Dmitrievsky, T. Dohnal, D. Dolzhikov, G. Donchenko, J. Dong, E. Doroshkevich, W. Dou, M. Dracos, F. Druillole, R. Du, S. Du, S. Dusini, M. Dvorak, J. Eck, T. Enqvist, A. Fabbri, U. Fahrendholz, D. Fan, L. Fan, J. Fang, W. Fang, M. Fargetta, D. Fedoseev, Z. Fei, L. Feng, Q. Feng, F. Ferraro, R. Ford, A. Fournier, H. Gan, F. Gao, A. Garfagnini, A. Gavrikov, M. Giammarchi, N. Giudice, M. Gonchar, G. Gong, H. Gong, Y. Gornushkin, A. G??ttel, M. Grassi, V. Gromov, M. Gu, X. Gu, Y. Gu, M. Guan, Y. Guan, N. Guardone, C. Guo, J. Guo, W. Guo, X. Guo, Y. Guo, C. Hagner, R. Han, Y. Han, M. He, W. He, T. Heinz, P. Hellmuth, Y. Heng, R. Herrera, Y. Hor, S. Hou, Y. Hsiung, B. Hu, H. Hu, J. Hu, J. Hu, S. Hu, T. Hu, Y. Hu, Z. Hu, G. Huang, H. Huang, K. Huang, W. Huang, X. Huang, X. Huang, Y. Huang, J. Hui, L. Huo, W. Huo, C. Huss, S. Hussain, A. Ioannisian, R. Isocrate, B. Jelmini, I. Jeria, X. Ji, H. Jia, J. Jia, S. Jian, D. Jiang, W. Jiang, X. Jiang, X. Jing, C. Jollet, J. Joutsenvaara, L. Kalousis, P. Kampmann, L. Kang, R. Karaparambil, N. Kazarian, A. Khatun, K. Khosonthongkee, D. Korablev, K. Kouzakov, A. Krasnoperov, N. Kutovskiy, P. Kuusiniemi, T. Lachenmaier, C. Landini, S. Leblanc, V. Lebrin, F. Lefevre, R. Lei, R. Leitner, J. Leung, D. Li, D. Li, F. Li, F. Li, G. Li, H. Li, M. Li, M. Li, N. Li, N. Li, Q. Li, R. Li, R. Li, S. Li, T. Li, T. Li, W. Li, W. Li, X. Li, X. Li, X. Li, Y. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Li, Z. Li, Z. Li, Z. Li, Z. Li, H. Liang, H. Liang, J. Liao, A. Limphirat, G. Lin, S. Lin, T. Lin, J. Ling, I. Lippi, F. Liu, H. Liu, H. Liu, H. Liu, H. Liu, H. Liu, H. Liu, J. Liu, J. Liu, M. Liu, Q. Liu, Q. Liu, R. Liu, S. Liu, S. Liu, X. Liu, X. Liu, Y. Liu, Y. Liu, A. Lokhov, P. Lombardi, C. Lombardo, K. Loo, C. Lu, H. Lu, J. Lu, J. Lu, P. Lu, S. Lu, B. Lubsandorzhiev, S. Lubsandorzhiev, L. Ludhova, A. Lukanov, D. Luo, F. Luo, G. Luo, S. Luo, W. Luo, X. Luo, V. Lyashuk, B. Ma, B. Ma, Q. Ma, S. Ma, X. Ma, X. Ma, J. Maalmi, M. Magoni, J. Mai, Y. Malyshkin, R. Carlos Mandujano, F. Mantovani, X. Mao, Y. Mao, S.M. Mari, F. Marini, C. Martellini, G. Martin-Chassard, A. Martini, M. Mayer, D. Mayilyan, I. Mednieks, A. Meinusch, Y. Meng, A. Meregaglia, E. Meroni, D. Meyh??fer, M. Mezzetto, J. Miller, L. Miramonti, M. Colomer Molla, P. Montini, M. Montuschi, A. M??ller, M. Nastasi, D.V. Naumov, E. Naumova, D. Navas-Nicolas, I. Nemchenok, M. Thuan Nguyen Thi, F. Ning, Z. Ning, H. Nunokawa, L. Oberauer, J. Pedro Ochoa-Ricoux, A. Olshevskiy, D. Orestano, F. Ortica, R. Othegraven, A. Paoloni, S. Parmeggiano, Y. Pei, L. Pelicci, N. Pelliccia, A. Peng, H. Peng, Y. Peng, Z. Peng, F. Perrot, P. Petitjean, F. Petrucci, O. Pilarczyk, L. Felipe Pi??eres Rico, A. Popov, P. Poussot, E. Previtali, F. Qi, M. Qi, S. Qian, X. Qian, Z. Qian, H. Qiao, Z. Qin, S. Qiu, G. Ranucci, N. Raper, R. Rasheed, A.C. Re, H. Rebber, A. Rebii, M. Redchuk, B. Ren, J. Ren, B. Ricci, M. Rifai, M. Roche, N. Rodphai, A. Romani, B. Roskovec, X. Ruan, A. Rybnikov, A. Sadovsky, P. Saggese, S. Sanfilippo, A. Sangka, U. Sawangwit, J. Sawatzki, M. Schever, C. Schwab, K. Schweizer, A. Selyunin, A. Serafini, G. Settanta, M. Settimo, Z. Shao, V. Sharov, A. Shaydurova, J. Shi, Y. Shi, V. Shutov, A. Sidorenkov, F. ??imkovic, C. Sirignano, J. Siripak, M. Sisti, M. Slupecki, M. Smirnov, O. Smirnov, T. Sogo-Bezerra, S. Sokolov, J. Songwadhana, B. Soonthornthum, A. Sotnikov, O. ??r??mek, W. Sreethawong, A. Stahl, L. Stanco, K. Stankevich, D. ??tef??nik, H. Steiger, J. Steinmann, T. Sterr, M. Raphael Stock, V. Strati, A. Studenikin, J. Su, S. Sun, X. Sun, Y. Sun, Y. Sun, Z. Sun, N. Suwonjandee, M. Szelezniak, J. Tang, Q. Tang, Q. Tang, X. Tang, V. Thara Hariharan, E. Theisen, A. Tietzsch, I. Tkachev, T. Tmej, M.D.C. Torri, K. Treskov, A. Triossi, G. Troni, W. Trzaska, C. Tuve, N. Ushakov, V. Vedin, G. Verde, M. Vialkov, B. Viaud, C. Moritz Vollbrecht, C. Volpe, K. Von Sturm, V. Vorobel, D. Voronin, L. Votano, P. Walker, C. Wang, C. Wang, E. Wang, G. Wang, J. Wang, J. Wang, L. Wang, M. Wang, M. Wang, M. Wang, R. Wang, S. Wang, W. Wang, W. Wang, W. Wang, X. Wang, X. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Z. Wang, Z. Wang, Z. Wang, Z. Wang, A. Watcharangkool, W. Wei, W. Wei, W. Wei, Y. Wei, K. Wen, L. Wen, J. Weng, C. Wiebusch, S. Chan-Fai Wong, B. Wonsak, D. Wu, Q. Wu, Z. Wu, M. Wurm, J. Wurtz, C. Wysotzki, Y. Xi, D. Xia, X. Xiao, X. Xie, Y. Xie, Z. Xie, Z. Xin, Z. Xing, B. Xu, C. Xu, D. Xu, F. Xu, H. Xu, J. Xu, J. Xu, M. Xu, Y. Xu, B. Yan, Q. Yan, T. Yan, W. Yan, X. Yan, Y. Yan, C. Yang, C. Yang, H. Yang, J. Yang, L. Yang, X. Yang, Y. Yang, Y. Yang, H. Yao, J. Ye, M. Ye, Z. Ye, F. Yermia, Z. You, B. Yu, C. Yu, C. Yu, H. Yu, M. Yu, X. Yu, Z. Yu, Z. Yu, C. Yuan, C. Yuan, Y. Yuan, Z. Yuan, B. Yue, N. Zafar, V. Zavadskyi, S. Zeng, T. Zeng, Y. Zeng, L. Zhan, A. Zhang, B. Zhang, B. Zhang, F. Zhang, G. Zhang, H. Zhang, J. Zhang, J. Zhang, J. Zhang, J. Zhang, J. Zhang, J. Zhang, M. Zhang, P. Zhang, Q. Zhang, S. Zhang, S. Zhang, T. Zhang, X. Zhang, X. Zhang, X. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, Z. Zhang, F. Zhao, J. Zhao, R. Zhao, R. Zhao, S. Zhao, D. Zheng, H. Zheng, Y. Zheng, W. Zhong, J. Zhou, L. Zhou, N. Zhou, S. Zhou, T. Zhou, X. Zhou, J. Zhu, J. Zhu, K. Zhu, K. Zhu, Z. Zhu, B. Zhuang, H. Zhuang, L. Zong, J. Zou, S. Zwickel. - In: JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS. - ISSN 1475-7516. - 2023:9(2023), pp. 001.1-001.10. [10.1088/1475-7516/2023/09/001]
JUNO sensitivity to the annihilation of MeV dark matter in the galactic halo
D. Basilico;L. Miramonti;A.C. Re;M.D.C. Torri;
2023
Abstract
We discuss JUNO sensitivity to the annihilation of MeV dark matter in the galactic halo via detecting inverse beta decay reactions of electron anti-neutrinos resulting from the annihilation. We study possible backgrounds to the signature, including the reactor neutrinos, diffuse supernova neutrino background, charged- and neutral-current interactions of atmospheric neutrinos, backgrounds from muon-induced fast neutrons and cosmogenic isotopes. A fiducial volume cut, as well as the pulse shape discrimination and the muon veto are applied to suppress the above backgrounds. It is shown that JUNO sensitivity to the thermally averaged dark matter annihilation rate in 10 years of exposure would be significantly better than the present-day best limit set by Super-Kamiokande and would be comparable to that expected by Hyper-Kamiokande.File | Dimensione | Formato | |
---|---|---|---|
2306.09567.pdf
accesso aperto
Tipologia:
Pre-print (manoscritto inviato all'editore)
Dimensione
3.45 MB
Formato
Adobe PDF
|
3.45 MB | Adobe PDF | Visualizza/Apri |
Pubblicazioni consigliate
I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.