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XENONnT is a dark matter direct detection experiment, utilizing 5.9 t of instrumented liquid xenon, located at the INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso. In this work, we predict the experimental background and project the sensitivity of XENONnT to the detection of weakly interacting massive particles (WIMPs). The expected average differential background rate in the energy region of interest, corresponding to (1, 13) keV and (4, 50) keV for electronic and nuclear recoils, amounts to 12.3 ± 0.6 (keV t y)-1 and (2.2± 0.5)× 10-3 (keV t y)-1, respectively, in a 4 t fiducial mass. We compute unified confidence intervals using the profile construction method, in order to ensure proper coverage. With the exposure goal of 20 t y, the expected sensitivity to spin-independent WIMP-nucleon interactions reaches a cross-section of 1.4×10-48 cm2 for a 50 GeV/c2 mass WIMP at 90% confidence level, more than one order of magnitude beyond the current best limit, set by XENON1T . In addition, we show that for a 50 GeV/c2 WIMP with cross-sections above 2.6×10-48 cm2 (5.0×10-48 cm2) the median XENONnT discovery significance exceeds 3σ (5σ). The expected sensitivity to the spin-dependent WIMP coupling to neutrons (protons) reaches 2.2×10-43 cm2 (6.0×10-42 cm2).
Projected WIMP sensitivity of the XENONnT dark matter experiment / Aprile, E.; Aalbers, J.; Agostini, F.; Alfonsi, M.; Althueser, L.; Amaro, F. D.; Antochi, V. C.; Angelino, E.; Angevaare, J. R.; Arneodo, F.; Barge, D.; Baudis, L.; Bauermeister, B.; Bellagamba, L.; Benabderrahmane, M. L.; Berger, T.; Brown, A.; Brown, E.; Bruenner, S.; Bruno, G.; Budnik, R.; Capelli, C.; Cardoso, J. M. R.; Cichon, D.; Cimmino, B.; Clark, M.; Coderre, D.; Colijn, A. P.; Conrad, J.; Cussonneau, J. P.; Decowski, M. P.; Depoian, A.; Di Gangi, P.; Di Giovanni, A.; Di Stefano, R.; Diglio, S.; Elykov, A.; Eurin, G.; Ferella, A. D.; Fulgione, W.; Gaemers, P.; Gaior, R.; Galloway, M.; Gao, F.; Grandi, L.; Hasterok, C.; Hils, C.; Hiraide, K.; Hoetzsch, L.; Howlett, J.; Iacovacci, M.; Itow, Y.; Joerg, F.; Kato, N.; Kazama, S.; Kobayashi, M.; Koltman, G.; Kopec, A.; Landsman, H.; Lang, R. F.; Levinson, L.; Lin, Q.; Lindemann, S.; Lindner, M.; Lombardi, F.; Long, J.; Lopes, J. A. M.; Fune, E. L.; Macolino, C.; Mahlstedt, J.; Mancuso, A.; Manenti, L.; Manfredini, A.; Marignetti, F.; Undagoitia, T. M.; Martens, K.; Masbou, J.; Masson, D.; Mastroianni, S.; Messina, M.; Miuchi, K.; Mizukoshi, K.; Molinario, A.; Mora, K.; Moriyama, S.; Mosbacher, Y.; Murra, M.; Naganoma, J.; Ni, K.; Oberlack, U.; Odgers, K.; Palacio, J.; Pelssers, B.; Peres, R.; Pienaar, J.; Pizzella, V.; Plante, G.; Qin, J.; Qiu, H.; Garcia, D. R.; Reichard, S.; Rocchetti, A.; Rupp, N.; Dos Santos, J. M. F.; Sartorelli, G.; Sarcevic, N.; Scheibelhut, M.; Schreiner, J.; Schulte, D.; Schumann, M.; Lavina, L. S.; Selvi, M.; Semeria, F.; Shagin, P.; Shockley, E.; Silva, M.; Simgen, H.; Takeda, A.; Therreau, C.; Thers, D.; Toschi, F.; Trinchero, G.; Tunnell, C.; Valerius, K.; Vargas, M.; Volta, G.; Wang, H.; Wei, Y.; Weinheimer, C.; Weiss, M.; Wenz, D.; Wittweg, C.; Xu, Z.; Yamashita, M.; Ye, J.; Zavattini, G.; Zhang, Y.; Zhu, T.; Zopounidis, J. P.. - In: JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS. - ISSN 1475-7516. - 2020:11(2020), pp. 031-031. [10.1088/1475-7516/2020/11/031]
Projected WIMP sensitivity of the XENONnT dark matter experiment
Aprile E.;Aalbers J.;Agostini F.;Alfonsi M.;Althueser L.;Amaro F. D.;Antochi V. C.;Angelino E.;Angevaare J. R.;Arneodo F.;Barge D.;Baudis L.;Bauermeister B.;Bellagamba L.;Benabderrahmane M. L.;Berger T.;Brown A.;Brown E.;Bruenner S.;Bruno G.;Budnik R.;Capelli C.;Cardoso J. M. R.;Cichon D.;Cimmino B.;Clark M.;Coderre D.;Colijn A. P.;Conrad J.;Cussonneau J. P.;Decowski M. P.;Depoian A.;Di Gangi P.;Di Giovanni A.;Di Stefano R.;Diglio S.;Elykov A.;Eurin G.;Ferella A. D.;Fulgione W.;Gaemers P.;Gaior R.;Galloway M.;Gao F.;Grandi L.;Hasterok C.;Hils C.;Hiraide K.;Hoetzsch L.;Howlett J.;Iacovacci M.;Itow Y.;Joerg F.;Kato N.;Kazama S.;Kobayashi M.;Koltman G.;Kopec A.;Landsman H.;Lang R. F.;Levinson L.;Lin Q.;Lindemann S.;Lindner M.;Lombardi F.;Long J.;Lopes J. A. M.;Fune E. L.;MacOlino C.;Mahlstedt J.;Mancuso A.;Manenti L.;Manfredini A.;Marignetti F.;Undagoitia T. M.;Martens K.;Masbou J.;Masson D.;Mastroianni S.;Messina M.;Miuchi K.;Mizukoshi K.;Molinario A.;Mora K.;Moriyama S.;Mosbacher Y.;Murra M.;Naganoma J.;Ni K.;Oberlack U.;Odgers K.;Palacio J.;Pelssers B.;Peres R.;Pienaar J.;Pizzella V.;Plante G.;Qin J.;Qiu H.;Garcia D. R.;Reichard S.;Rocchetti A.;Rupp N.;Dos Santos J. M. F.;Sartorelli G.;Sarcevic N.;Scheibelhut M.;Schreiner J.;Schulte D.;Schumann M.;Lavina L. S.;Selvi M.;Semeria F.;Shagin P.;Shockley E.;Silva M.;Simgen H.;Takeda A.;Therreau C.;Thers D.;Toschi F.;Trinchero G.;Tunnell C.;Valerius K.;Vargas M.;Volta G.;Wang H.;Wei Y.;Weinheimer C.;Weiss M.;Wenz D.;Wittweg C.;Xu Z.;Yamashita M.;Ye J.;Zavattini G.;Zhang Y.;Zhu T.;Zopounidis J. P.
2020
Abstract
XENONnT is a dark matter direct detection experiment, utilizing 5.9 t of instrumented liquid xenon, located at the INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso. In this work, we predict the experimental background and project the sensitivity of XENONnT to the detection of weakly interacting massive particles (WIMPs). The expected average differential background rate in the energy region of interest, corresponding to (1, 13) keV and (4, 50) keV for electronic and nuclear recoils, amounts to 12.3 ± 0.6 (keV t y)-1 and (2.2± 0.5)× 10-3 (keV t y)-1, respectively, in a 4 t fiducial mass. We compute unified confidence intervals using the profile construction method, in order to ensure proper coverage. With the exposure goal of 20 t y, the expected sensitivity to spin-independent WIMP-nucleon interactions reaches a cross-section of 1.4×10-48 cm2 for a 50 GeV/c2 mass WIMP at 90% confidence level, more than one order of magnitude beyond the current best limit, set by XENON1T . In addition, we show that for a 50 GeV/c2 WIMP with cross-sections above 2.6×10-48 cm2 (5.0×10-48 cm2) the median XENONnT discovery significance exceeds 3σ (5σ). The expected sensitivity to the spin-dependent WIMP coupling to neutrons (protons) reaches 2.2×10-43 cm2 (6.0×10-42 cm2).
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.
