論文の概要: Sources of Low-Energy Events in Low-Threshold Dark Matter and Neutrino
Detectors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.13939v2
- Date: Wed, 16 Feb 2022 18:47:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-22 20:18:56.307453
- Title: Sources of Low-Energy Events in Low-Threshold Dark Matter and Neutrino
Detectors
- Title（参考訳）: 低融点暗黒物質およびニュートリノ検出器における低エネルギー発生源
- Authors: Peizhi Du, Daniel Egana-Ugrinovic, Rouven Essig, Mukul Sholapurkar
- Abstract要約: サブGeVダークマターサーチにおける低エネルギー背景について論じる。
チェレンコフ放射、遷移放射、発光は、現在の検出器と計画された検出器の両方における背景の重要な源である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We discuss several low-energy backgrounds to sub-GeV dark matter searches,
which arise from high-energy particles of cosmic or radioactive origin that
interact with detector materials. We focus in particular on Cherenkov
radiation, transition radiation, and luminescence or phonons from electron-hole
pair recombination, and show that these processes are an important source of
backgrounds at both current and planned detectors. We perform detailed analyses
of these backgrounds at several existing and proposed experiments based on a
wide variety of detection strategies and levels of shielding. We find that a
large fraction of the observed single-electron events in the SENSEI 2020 run
originate from Cherenkov photons generated by high-energy events in the Skipper
Charge Coupled Device, and from recombination photons generated in a
phosphorus-doped layer of the same instrument. In a SuperCDMS HVeV 2020 run,
Cherenkov photons produced in printed-circuit-boards located near the sensor
likely explain the origin of most of the events containing 2 to 6 electrons. At
SuperCDMS SNOLAB, radioactive contaminants inside the Cirlex located inside or
on the copper side walls of their detectors will produce many Cherenkov
photons, which could dominate the low-energy backgrounds. For the EDELWEISS
experiment, Cherenkov or luminescence backgrounds are subdominant to their
observed event rate, but could still limit the sensitivity of their future
searches. We also point out that Cherenkov radiation, transition radiation, and
recombination could be a significant source of backgrounds at future
experiments aiming to detect dark-matter via scintillation or phonon signals.
We also discuss the implications of our results for the development of
superconducting qubits and low-threshold searches for coherent neutrino
scattering, and comment on design strategies that can be implemented to
mitigate these backgrounds.
- Abstract（参考訳）: 我々は、検出器材料と相互作用する宇宙起源または放射性起源の高エネルギー粒子から生じる、サブGeVダークマター探索の低エネルギー背景について論じる。
特に、チェレンコフ放射、遷移放射線、電子ホール対の組換えによる発光やフォノンに焦点を当て、これらの過程が電流と計画された検出器の両方において背景の重要な源であることを示す。
我々は,これらの背景を,様々な検出戦略と遮蔽レベルに基づいて,既存のいくつかの実験で詳細に分析する。
seni 2020で観測された1電子事象の大部分が、スキッパー電荷結合装置で高エネルギーの事象によって生成されたチェレンコフ光子と、同じ装置のリンドープ層で発生する再結合光子に由来することが判明した。
スーパーCDMS HVeV 2020のランニングでは、センサーの近くにあるプリント回路で作られたチェレンコフ光子が、2から6個の電子を含むほとんどの事象の起源を説明する可能性が高い。
supercdms snolabでは、検出器の銅側壁内または銅側壁に位置するクレックス内部の放射性汚染物質が、低エネルギーの背景を支配する多くのチェレンコフ光子を生成する。
EDELWEISS実験では、チェレンコフまたはルミネッセンス背景は観測された事象率に従属するが、将来の探索の感度は制限される可能性がある。
また、チェレンコフ放射、遷移放射、再結合は、シンチレーションやフォノン信号による暗黒物質の検出を目的とした将来の実験において重要な背景源となる可能性があることを指摘した。
また, 超伝導量子ビットおよびコヒーレントニュートリノ散乱の低融解探索における結果の意義について考察し, これらの背景を緩和するために実装可能な設計戦略について述べる。
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