Effective field theory interactions for liquid argon target in DarkSide-50 experiment

Agnes, P.; Albuquerque, I. . .; Alexander, T.; Alton, A. .; Ave, M.; Back, H. .; Batignani, G.; Biery, K.; Bocci, V.; Bonfini, G.; Bonivento, W. .; Bottino, B.; Bussino, S.; Cadeddu, M.; Cadoni, M.; Calaprice, F.; Caminata, A.; Canci, N.; Candela, A.; Caravati, M.; Cariello, M.; Carlini, M.; Carpinelli, M.; Catalanotti, S.; Cataudella, V.; Cavalcante, P.; Cavuoti, S.; Chepurnov, A.; Cicalò, C.; Cocco, A. .; Covone, G.; D’Angelo, D.; Davini, S.; De Candia, A.; De Cecco, S.; De Deo, M.; De Filippis, G.; De Rosa, G.; Derbin, A. .; Devoto, A.; Di Eusanio, F.; D’Incecco, M.; Di Pietro, G.; Dionisi, C.; Downing, M.; D’Urso, D.; Edkins, E.; Empl, A.; Fiorillo, G.; Fomenko, K.; Franco, D.; Gabriele, F.; Galbiati, C.; Ghiano, C.; Giagu, S.; Giganti, C.; Giovanetti, G. .; Gorchakov, O.; Goretti, A. .; Granato, F.; Grobov, A.; Gromov, M.; Guan, M.; Guardincerri, Y.; Gulino, M.; Hackett, B. .; Herner, K.; Hosseini, B.; Hughes, D.; Humble, P.; Hungerford, E. .; Ianni, A.; Ianni, A.; Ippolito, V.; Johnson, T. .; Keeter, K.; Kendziora, C. .; Kochanek, I.; Koh, G.; Korablev, D.; Korga, G.; Kubankin, A.; Kuss, M.; La Commara, M.; Lai, M.; Li, X.; Lissia, M.; Longo, G.; Machado, A. .; Machulin, I. .; Mandarano, A.; Mapelli, L.; Mari, S. .; Maricic, J.; Martoff, C. .; Messina, A.; Meyers, P. .; Milincic, R.; Monte, A.; Morrocchi, M.; Muratova, V. .; Musico, P.; Navrer Agasson, A.; Nozdrina, A. .; Oleinik, A.; Orsini, M.; Ortica, F.; Pagani, L.; Pallavicini, M.; Pandola, L.; Pantic, E.; Paoloni, E.; Pelczar, K.; Pelliccia, N.; Picciau, E.; Pocar, A.; Pordes, S.; Poudel, S. .; Qian, H.; Ragusa, F.; Razeti, M.; Razeto, A.; Renshaw, A. .; Rescigno, M.; Riffard, Q.; Romani, A.; Rossi, B.; Rossi, N.; Sablone, D.; Samoylov, O.; Sands, W.; Sanfilippo, S.; Savarese, C.; Schlitzer, B.; Segreto, E.; Semenov, D. .; Shchagin, A.; Sheshukov, A.; Singh, P. .; Skorokhvatov, M. .; Smirnov, O.; Sotnikov, A.; Stanford, C.; Stracka, S.; Suvorov, Y.; Tartaglia, R.; Testera, G.; Tonazzo, A.; Trinchese, P.; Unzhakov, E. .; Verducci, M.; Vishneva, A.; Vogelaar, R. .; Wada, M.; Waldrop, T. .; Wang, H.; Wang, Y.; Watson, A. .; Westerdale, S.; Wojcik, M. .; Xiang, X.; Xiao, X.; Yang, C.; Ye, Z.; Zhu, C.; Zuzel, G.

doi:10.1103/PhysRevD.101.062002

We reanalyze data collected with the DarkSide-50 experiment and recently used to set limits on the spin-independent interaction rate of weakly interacting massive particles (WIMPs) on argon nuclei with an effective field theory framework. The dataset corresponds to a total (16660 +/- 270) kg d exposure using a target of low-radioactivity argon extracted from underground sources. We obtain upper limits on the effective couplings of the 12 leading operators in the nonrelativistic systematic expansion. For each effective coupling we set constraints on WIMP-nucleon cross sections, setting upper limits between 2.4 x 10(-45) cm(2) and 2.3 x 10(-42) cm(2) (8.9 x 10(-45) cm(2) and 6.0 x 10(-42) cm(2)) for WIMPs of mass of 100 GeV/c(2) (1000 GeV/c(2)) at 90% confidence level.

Effective field theory interactions for liquid argon target in DarkSide-50 experiment / P. Agnes, I. . . Albuquerque, T. Alexander, A. . Alton, M. Ave, H. . Back, G. Batignani, K. Biery, V. Bocci, G. Bonfini, W. . Bonivento, B. Bottino, S. Bussino, M. Cadeddu, M. Cadoni, F. Calaprice, A. Caminata, N. Canci, A. Candela, M. Caravati, M. Cariello, M. Carlini, M. Carpinelli, S. Catalanotti, V. Cataudella, P. Cavalcante, S. Cavuoti, A. Chepurnov, C. Cicalò, A. . Cocco, G. Covone, D. D’Angelo, S. Davini, A. De Candia, S. De Cecco, M. De Deo, G. De Filippis, G. De Rosa, A. . Derbin, A. Devoto, F. Di Eusanio, M. D’Incecco, G. Di Pietro, C. Dionisi, M. Downing, D. D’Urso, E. Edkins, A. Empl, G. Fiorillo, K. Fomenko, D. Franco, F. Gabriele, C. Galbiati, C. Ghiano, S. Giagu, C. Giganti, G. . Giovanetti, O. Gorchakov, A. . Goretti, F. Granato, A. Grobov, M. Gromov, M. Guan, Y. Guardincerri, M. Gulino, B. . Hackett, K. Herner, B. Hosseini, D. Hughes, P. Humble, E. . Hungerford, A. Ianni, A. Ianni, V. Ippolito, T. . Johnson, K. Keeter, C. . Kendziora, I. Kochanek, G. Koh, D. Korablev, G. Korga, A. Kubankin, M. Kuss, M. La Commara, M. Lai, X. Li, M. Lissia, G. Longo, A. . Machado, I. . Machulin, A. Mandarano, L. Mapelli, S. . Mari, J. Maricic, C. . Martoff, A. Messina, P. . Meyers, R. Milincic, A. Monte, M. Morrocchi, V. . Muratova, P. Musico, A. Navrer Agasson, A. . Nozdrina, A. Oleinik, M. Orsini, F. Ortica, L. Pagani, M. Pallavicini, L. Pandola, E. Pantic, E. Paoloni, K. Pelczar, N. Pelliccia, E. Picciau, A. Pocar, S. Pordes, S. . Poudel, H. Qian, F. Ragusa, M. Razeti, A. Razeto, A. . Renshaw, M. Rescigno, Q. Riffard, A. Romani, B. Rossi, N. Rossi, D. Sablone, O. Samoylov, W. Sands, S. Sanfilippo, C. Savarese, B. Schlitzer, E. Segreto, D. . Semenov, A. Shchagin, A. Sheshukov, P. . Singh, M. . Skorokhvatov, O. Smirnov, A. Sotnikov, C. Stanford, S. Stracka, Y. Suvorov, R. Tartaglia, G. Testera, A. Tonazzo, P. Trinchese, E. . Unzhakov, M. Verducci, A. Vishneva, R. . Vogelaar, M. Wada, T. . Waldrop, H. Wang, Y. Wang, A. . Watson, S. Westerdale, M. . Wojcik, X. Xiang, X. Xiao, C. Yang, Z. Ye, C. Zhu, G. Zuzel. - In: PHYSICAL REVIEW D. - ISSN 2470-0010. - 101:6(2020 Mar), pp. 062002.1-062002.8. [10.1103/PhysRevD.101.062002]

Effective field theory interactions for liquid argon target in DarkSide-50 experiment

Agnes, P.;Albuquerque, I. F. M.;Alexander, T.;Alton, A. K.;Ave, M.;Back, H. O.;Batignani, G.;Biery, K.;Bocci, V.;Bonfini, G.;Bonivento, W. M.;Bottino, B.;Bussino, S.;Cadeddu, M.;Cadoni, M.;Calaprice, F.;Caminata, A.;Canci, N.;Candela, A.;Caravati, M.;Cariello, M.;Carlini, M.;Carpinelli, M.;Catalanotti, S.;Cataudella, V.;Cavalcante, P.;Cavuoti, S.;Chepurnov, A.;Cicalò, C.;Cocco, A. G.;Covone, G.;D. D’Angelo;Davini, S.;De Candia, A.;De Cecco, S.;De Deo, M.;De Filippis, G.;De Rosa, G.;Derbin, A. V.;Devoto, A.;Di Eusanio, F.;D’Incecco, M.;Di Pietro, G.;Dionisi, C.;Downing, M.;D’Urso, D.;Edkins, E.;Empl, A.;Fiorillo, G.;Fomenko, K.;Franco, D.;Gabriele, F.;Galbiati, C.;Ghiano, C.;Giagu, S.;Giganti, C.;Giovanetti, G. K.;Gorchakov, O.;Goretti, A. M.;Granato, F.;Grobov, A.;Gromov, M.;Guan, M.;Guardincerri, Y.;Gulino, M.;Hackett, B. R.;Herner, K.;Hosseini, B.;Hughes, D.;Humble, P.;Hungerford, E. V.;Ianni, Al.;Ianni, An.;Ippolito, V.;Johnson, T. N.;Keeter, K.;Kendziora, C. L.;Kochanek, I.;Koh, G.;Korablev, D.;Korga, G.;Kubankin, A.;Kuss, M.;La Commara, M.;Lai, M.;Li, X.;Lissia, M.;Longo, G.;Machado, A. A.;Machulin, I. N.;Mandarano, A.;Mapelli, L.;Mari, S. M.;Maricic, J.;Martoff, C. J.;Messina, A.;Meyers, P. D.;Milincic, R.;Monte, A.;Morrocchi, M.;Muratova, V. N.;Musico, P.;Navrer Agasson, A.;Nozdrina, A. O.;Oleinik, A.;Orsini, M.;Ortica, F.;Pagani, L.;Pallavicini, M.;Pandola, L.;Pantic, E.;Paoloni, E.;Pelczar, K.;Pelliccia, N.;Picciau, E.;Pocar, A.;Pordes, S.;Poudel, S. S.;Qian, H.;F. Ragusa;Razeti, M.;Razeto, A.;Renshaw, A. L.;Rescigno, M.;Riffard, Q.;Romani, A.;Rossi, B.;Rossi, N.;Sablone, D.;Samoylov, O.;Sands, W.;Sanfilippo, S.;Savarese, C.;Schlitzer, B.;Segreto, E.;Semenov, D. A.;Shchagin, A.;Sheshukov, A.;Singh, P. N.;Skorokhvatov, M. D.;Smirnov, O.;Sotnikov, A.;Stanford, C.;Stracka, S.;Suvorov, Y.;Tartaglia, R.;Testera, G.;Tonazzo, A.;Trinchese, P.;Unzhakov, E. V.;Verducci, M.;Vishneva, A.;Vogelaar, R. B.;Wada, M.;Waldrop, T. J.;Wang, H.;Wang, Y.;Watson, A. W.;Westerdale, S.;Wojcik, M. M.;Xiang, X.;Xiao, X.;Yang, C.;Ye, Z.;Zhu, C.;Zuzel, G.

2020

Abstract

We reanalyze data collected with the DarkSide-50 experiment and recently used to set limits on the spin-independent interaction rate of weakly interacting massive particles (WIMPs) on argon nuclei with an effective field theory framework. The dataset corresponds to a total (16660 +/- 270) kg d exposure using a target of low-radioactivity argon extracted from underground sources. We obtain upper limits on the effective couplings of the 12 leading operators in the nonrelativistic systematic expansion. For each effective coupling we set constraints on WIMP-nucleon cross sections, setting upper limits between 2.4 x 10(-45) cm(2) and 2.3 x 10(-42) cm(2) (8.9 x 10(-45) cm(2) and 6.0 x 10(-42) cm(2)) for WIMPs of mass of 100 GeV/c(2) (1000 GeV/c(2)) at 90% confidence level.

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	Settori scientifico-disciplinari dell'articolo
	
				Settore FIS/01 - Fisica Sperimentale
Settore FIS/04 - Fisica Nucleare e Subnucleare
			
	Data di pubblicazione
	
				mar-2020
			
	Rivista in ANCE
	
				PHYSICAL REVIEW D
			
	DOI
	
				https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.101.062002
			
	Tipologia
	
				Article (author)
			
	Appare nelle tipologie:
	
				01 - Articolo su periodico

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