Collaborative Research: NSF-BSF: Continuation of the XENON Program at LNGS

合作研究:NSF-BSF:LNGS 氙气项目的延续

基本信息

  • 批准号:
    2112851
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 331.71万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-01 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Identifying the nature of dark matter remains one of the most pressing problems in physics today. The direct search for dark matter particles with the XENON family of experiments using liquid xenon time projection chambers (LXeTPCs) of increasing target mass and decreasing background has led to the most stringent constraints on many different dark matter candidates, over a broad range of mass, type of coupling, cross-section, and particle type. Building on the success of the first multi-tonne LXeTPC, XENON1T, this collaboration has expanded the scientific reach of this technology by building a new LXeTPC, XENONnT, of larger target mass and with lower intrinsic background but re-using infrastructure and already tested systems.Liquid xenon detector technologies are unique training grounds for undergraduate and graduate students, and postdoctoral scientists, in that they combine significant hardware involvement with advanced data analysis skills. Technologies span from sophisticated detector design to cyber-infrastructure and innovative data analysis, with applications in other fields such as medical imaging and nuclear nonproliferation. The entire project employs an open data policy to foster benefits in other areas of research and education. the participating groups facilitate and encourage public interest in science through targeted talks and outreach activities with particular focus to support members of underrepresented and underserved groups.The XENONnT experiment, with its multi-tonnes fiducial mass and ultra-low background will reach a sensitivity to various dark matter models more than an order of magnitude beyond current knowledge. XENONnT will be sensitive to a variety of interactions, including spin-independent, spin-dependent, and other couplings; to a variety of particles, including WIMPs, axion-like particles, solar axions and dark photons; and at the same time, XENONnT will cover particle masses ranging from kilo-electronvolts almost up to the Planck mass. It will also be an observatory for other highly interesting physics. Examples in neutrino physics include a measurement of the Solar neutrino luminosity through pp neutrinos and a first measurement of the Solar metallicity through boron-8 neutrinos. The detector might also observe neutrinos from a Galactic supernova and potentially issue early multi-messenger alerts to telescopes.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
识别暗物质的性质仍然是当今物理学中最紧迫的问题之一。使用增加目标质量和减少背景的液氙时间投影室 (LXeTPC) 的 XENON 系列实验直接搜索暗物质粒子,导致对许多不同的暗物质候选者在广泛的质量范围内受到最严格的限制,耦合类型、横截面和颗粒类型。在首个数吨级 LXeTPC XENON1T 成功的基础上,此次合作通过构建新的 LXeTPC XENONnT 扩大了该技术的科学范围,该 LXeTPC XENONnT 具有更大的目标质量和较低的内在背景,但可重复使用基础设施和已测试的系统液体氙探测器技术是本科生、研究生和博士后科学家的独特培训基地,因为它们将重要的硬件参与与先进的数据分析技能结合起来。技术涵盖从复杂的探测器设计到网络基础设施和创新数据分析,并应用于医学成像和核不扩散等其他领域。整个项目采用开放数据政策,以促进其他研究和教育领域的效益。参与团体通过有针对性的会谈和外展活动,促进和鼓励公众对科学的兴趣,特别关注支持代表性不足和服务不足群体的成员。XENONnT 实验以其数吨的基准质量和超低背景,将达到对各种暗物质模型超出了当前知识的一个数量级以上。 XENONnT将对各种相互作用敏感,包括自旋无关、自旋相关和其他耦合;各种粒子,包括 WIMP、类轴子粒子、太阳轴子和暗光子;同时,XENONnT 将覆盖从千电子伏到几乎普朗克质量的粒子质量。它也将成为其他非常有趣的物理学的观测站。中微子物理学的例子包括通过 pp 中微子测量太阳中微子光度,以及通过硼 8 中微子测量太阳金属丰度。该探测器还可能观测来自银河超新星的中微子,并可能向望远镜发出早期多信使警报。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Searching for Heavy Dark Matter near the Planck Mass with XENON1T
使用 XENON1T 寻找普朗克质量附近的重暗物质
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.130.261002
  • 发表时间:
    2023-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Aprile, E.;Abe, K.;Ahmed Maouloud, S.;Althueser, L.;Andrieu, B.;Angelino, E.;Angevaare, J. R.;Antochi, V. C.;Antón Martin, D.;Arneodo, F.;et al
  • 通讯作者:
    et al
First Dark Matter Search with Nuclear Recoils from the XENONnT Experiment
XENONnT 实验首次利用核反冲力搜索暗物质
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.131.041003
  • 发表时间:
    2023-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Aprile, E.;Abe, K.;Agostini, F.;Ahmed Maouloud, S.;Althueser, L.;Andrieu, B.;Angelino, E.;Angevaare, J. R.;Antochi, V. C.;Antón Martin, D.;et al
  • 通讯作者:
    et al
Application and modeling of an online distillation method to reduce krypton and argon in XENON1T
在线蒸馏方法减少 XENON1T 中氪和氩的应用和建模
  • DOI:
    10.1093/ptep/ptac074
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Aprile, E;Abe, K;Agostini, F;Maouloud, S Ahmed;Alfonsi, M;Althueser, L;Angelino, E;Angevaare, J R;Antochi, V C;Martin, D Antón;et al
  • 通讯作者:
    et al
Detector signal characterization with a Bayesian network in XENONnT
使用 XENONnT 中的贝叶斯网络表征探测器信号
  • DOI:
    10.1103/physrevd.108.012016
  • 发表时间:
    2023-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Aprile, E.;Abe, K.;Ahmed Maouloud, S.;Althueser, L.;Andrieu, B.;Angelino, E.;Angevaare, J. R.;Antochi, V. C.;Antón Martin, D.;Arneodo, F.;et al
  • 通讯作者:
    et al
Low-energy calibration of XENON1T with an internal $$^{{\textbf {37}}}$$Ar source
使用内部 $$^{{ extbf {37}}}$$Ar 源对 XENON1T 进行低能校准
  • DOI:
    10.1140/epjc/s10052-023-11512-z
  • 发表时间:
    2023-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Aprile, E.;Abe, K.;Agostini, F.;Ahmed Maouloud, S.;Alfonsi, M.;Althueser, L.;Andrieu, B.;Angelino, E.;Angevaare, J. R.;Antochi, V. C.;et al
  • 通讯作者:
    et al
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知道了