Fermionic sub-GeV dark matter from evaporating primordial black holes at DarkSide-50

Agnes, P.; Albuquerque, I. .; Alexander, T.; Alton, A. .; Ave, M.; Back, H. .; Batignani, G.; Biery, K.; Bocci, V.; Bonivento, W. .; Bottino, B.; Bussino, S.; Cadeddu, M.; Cadoni, M.; Calabrese, R.; Calaprice, F.; Caminata, A.; Canci, N.; Caravati, M.; Cargioli, N.; Cariello, M.; Carlini, M.; Cavalcante, P.; Chashin, S.; Chepurnov, A.; Chianese, M.; D'Angelo, D.; Davini, S.; De Cecco, S.; Derbin, A. .; D'Incecco, M.; Dionisi, C.; Dordei, F.; Downing, M.; Fiorillo, G.; Franco, D.; Gabriele, F.; Galbiati, C.; Ghiano, C.; Giganti, C.; Giovanetti, G. .; Goretti, A. .; Grilli Di Cortona, G.; Grobov, A.; Gromov, M.; Guam, M.; Gulino, M.; Hackett, B. .; Herner, K.; Hessel, T.; Hubaut, F.; Hungerford, E. .; Ianni, A.; Ippolito, V.; Keeter, K.; Kendziora, C. .; Kimura, M.; Kochanek, I.; Korablev, D.; Korga, G.; Kubankin, A.; Kuss, M.; La Commara, M.; Lai, M.; Li, X.; Lissia, M.; Lychagina, O.; Machulin, I. .; Mapelli, L. .; Mari, S. .; Maricic, J.; Messina, A.; Milincic, R.; Monroe, J.; Morrocchi, M.; Muratova, V. .; Musico, P.; Nozdrina, A. .; Oleinik, A.; Ortica, F.; Pagani, L.; Pallavicini, M.; Pandola, L.; Pantic, E.; Paoloni, E.; Pelczar, K.; Pelliccia, N.; Piacentini, S.; Pocar, A.; Poehlmann, M.; Pordes, S.; Poudel, S. .; Pralavorio, P.; Price, D.; Ragusa, F.; Razeti, M.; Renshaw, A. .; Rescigno, M.; Rode, J.; Romani, A.; Sablone, D.; Samoylov, O.; Sanfilippo, S.; Savarese, C.; Saviano, N.; Schlitzer, B.; Semenov, D. .; Sheshukov, A.; Skorokhvatov, M. .; Smirnov, O.; Sotnikov, A.; Stracka, S.; Suvorov, Y.; Tartaglia, R.; Testera, G.; Tonazzo, A.; Unzhakov, E. .; Vishneva, A.; Vogelaar, R. .; Wada, M.; Wang, H.; Wang, Y.; Westerdale, S.; Wojcik, M. .; Xiao, X.; Yang, C.; Zuzel, G.; Null, N.

doi:10.1103/zfmd-k11f

We present a search for boosted dark matter from primordial black hole (PBH) evaporation using the DarkSide-50 ionization-signal-only dataset corresponding to the experiment’s ð12202 + 180Þ kg d exposure. We focus on evaporation of PBHs with masses in the range ½1014; 1016 g producing Dirac fermionic dark matter particles with sub-GeV kinetic energy. These relativistic particles, with energies up to hundreds of MeV, can generate detectable signals for masses below Oð100Þ MeV. The absence of a signal enables setting complementary limits to those derived from cosmological observations and direct detection searches for cosmic-ray-boosted dark matter.

Fermionic sub-GeV dark matter from evaporating primordial black holes at DarkSide-50 / P. Agnes, I. . Albuquerque, T. Alexander, A. . Alton, M. Ave, H. . Back, G. Batignani, K. Biery, V. Bocci, W. . Bonivento, B. Bottino, S. Bussino, M. Cadeddu, M. Cadoni, R. Calabrese, F. Calaprice, A. Caminata, N. Canci, M. Caravati, N. Cargioli, M. Cariello, M. Carlini, P. Cavalcante, S. Chashin, A. Chepurnov, M. Chianese, D. D'Angelo, S. Davini, S. De Cecco, A. . Derbin, M. D'Incecco, C. Dionisi, F. Dordei, M. Downing, G. Fiorillo, D. Franco, F. Gabriele, C. Galbiati, C. Ghiano, C. Giganti, G. . Giovanetti, A. . Goretti, G. Grilli Di Cortona, A. Grobov, M. Gromov, M. Guam, M. Gulino, B. . Hackett, K. Herner, T. Hessel, F. Hubaut, E. . Hungerford, A. Ianni, V. Ippolito, K. Keeter, C. . Kendziora, M. Kimura, I. Kochanek, D. Korablev, G. Korga, A. Kubankin, M. Kuss, M. La Commara, M. Lai, X. Li, M. Lissia, O. Lychagina, I. . Machulin, L. . Mapelli, S. . Mari, J. Maricic, A. Messina, R. Milincic, J. Monroe, M. Morrocchi, V. . Muratova, P. Musico, A. . Nozdrina, A. Oleinik, F. Ortica, L. Pagani, M. Pallavicini, L. Pandola, E. Pantic, E. Paoloni, K. Pelczar, N. Pelliccia, S. Piacentini, A. Pocar, M. Poehlmann, S. Pordes, S. . Poudel, P. Pralavorio, D. Price, F. Ragusa, M. Razeti, A. . Renshaw, M. Rescigno, J. Rode, A. Romani, D. Sablone, O. Samoylov, S. Sanfilippo, C. Savarese, N. Saviano, B. Schlitzer, D. . Semenov, A. Sheshukov, M. . Skorokhvatov, O. Smirnov, A. Sotnikov, S. Stracka, Y. Suvorov, R. Tartaglia, G. Testera, A. Tonazzo, E. . Unzhakov, A. Vishneva, R. . Vogelaar, M. Wada, H. Wang, Y. Wang, S. Westerdale, M. . Wojcik, X. Xiao, C. Yang, G. Zuzel, N. Null. - In: PHYSICAL REVIEW D. - ISSN 2470-0010. - 112:12(2025 Dec), pp. 123058.1-123058.8. [10.1103/zfmd-k11f]

Fermionic sub-GeV dark matter from evaporating primordial black holes at DarkSide-50

Agnes, P.;Albuquerque, I. F.;Alexander, T.;Alton, A. K.;Ave, M.;Back, H. O.;Batignani, G.;Biery, K.;Bocci, V.;Bonivento, W. M.;Bottino, B.;Bussino, S.;Cadeddu, M.;Cadoni, M.;Calabrese, R.;Calaprice, F.;Caminata, A.;Canci, N.;Caravati, M.;Cargioli, N.;Cariello, M.;Carlini, M.;Cavalcante, P.;Chashin, S.;Chepurnov, A.;Chianese, M.;D. D'Angelo;Davini, S.;De Cecco, S.;Derbin, A. V.;D'Incecco, M.;Dionisi, C.;Dordei, F.;Downing, M.;Fiorillo, G.;Franco, D.;Gabriele, F.;Galbiati, C.;Ghiano, C.;Giganti, C.;Giovanetti, G. K.;Goretti, A. M.;Grilli di Cortona, G.;Grobov, A.;Gromov, M.;Guam, M.;Gulino, M.;Hackett, B. R.;Herner, K.;Hessel, T.;Hubaut, F.;Hungerford, E. V.;Ianni, A.;Ippolito, V.;Keeter, K.;Kendziora, C. L.;Kimura, M.;Kochanek, I.;Korablev, D.;Korga, G.;Kubankin, A.;Kuss, M.;La Commara, M.;Lai, M.;Li, X.;Lissia, M.;Lychagina, O.;Machulin, I. N.;Mapelli, L. P.;Mari, S. M.;Maricic, J.;Messina, A.;Milincic, R.;Monroe, J.;Morrocchi, M.;Muratova, V. N.;Musico, P.;Nozdrina, A. O.;Oleinik, A.;Ortica, F.;Pagani, L.;Pallavicini, M.;Pandola, L.;Pantic, E.;Paoloni, E.;Pelczar, K.;Pelliccia, N.;Piacentini, S.;Pocar, A.;Poehlmann, M.;Pordes, S.;Poudel, S. S.;Pralavorio, P.;Price, D.;F. Ragusa;Razeti, M.;Renshaw, A. L.;Rescigno, M.;Rode, J.;Romani, A.;Sablone, D.;Samoylov, O.;Sanfilippo, S.;Savarese, C.;Saviano, N.;Schlitzer, B.;Semenov, D. A.;Sheshukov, A.;Skorokhvatov, M. D.;Smirnov, O.;Sotnikov, A.;Stracka, S.;Suvorov, Y.;Tartaglia, R.;Testera, G.;Tonazzo, A.;Unzhakov, E. V.;Vishneva, A.;Vogelaar, R. B.;Wada, M.;Wang, H.;Wang, Y.;Westerdale, S.;Wojcik, M. M.;Xiao, X.;Yang, C.;Zuzel, G.;null, null

2025

Abstract

We present a search for boosted dark matter from primordial black hole (PBH) evaporation using the DarkSide-50 ionization-signal-only dataset corresponding to the experiment’s ð12202 + 180Þ kg d exposure. We focus on evaporation of PBHs with masses in the range ½1014; 1016 g producing Dirac fermionic dark matter particles with sub-GeV kinetic energy. These relativistic particles, with energies up to hundreds of MeV, can generate detectable signals for masses below Oð100Þ MeV. The absence of a signal enables setting complementary limits to those derived from cosmological observations and direct detection searches for cosmic-ray-boosted dark matter.

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Scheda completa (DC)

	Parole chiave
	
				Barrett’s oesophagus; Capsule sponge testing; Gastro-oesophageal reflux disease; Reflux
			
	Settori scientifico-disciplinari dell'articolo (validi dal 09/05/2024)
	
				Settore PHYS-01/A - Fisica sperimentale delle interazioni fondamentali e applicazioni
			
	Data di pubblicazione
	
				dic-2025
			
	Rivista in ANCE
	
				PHYSICAL REVIEW D
			
	DOI
	
				https://dx.doi.org/10.1103/zfmd-k11f
			
	Tipologia
	
				Article (author)
			
	Appare nelle tipologie:
	
				01 - Articolo su periodico

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