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Building on the successful experience in operating the DarkSide-50 detector, the DarkSide Collaboration is going to construct DarkSide-20k, a direct WIMP search detector using a two-phase Liquid Argon Time Projection Chamber (LAr TPC) with an active (fiducial) mass of 23t (20t). This paper describes a preliminary design for the experiment, in which the DarkSide-20k LAr TPC is deployed within a shield/veto with a spherical Liquid Scintillator Veto (LSV) inside a cylindrical Water Cherenkov Veto (WCV). This preliminary design provides a baseline for the experiment to achieve its physics goals, while further development work will lead to the final optimization of the detector parameters and an eventual technical design. Operation of DarkSide-50 demonstrated a major reduction in the dominant Ar-39 background when using argon extracted from an underground source, before applying pulse shape analysis. Data from DarkSide-50, in combination with MC simulation and analytical modeling, shows that a rejection factor for discrimination between electron and nuclear recoils of > 3 x 10(9) is achievable. This, along with the use of the veto system and utilizing silicon photomultipliers in the LAr TPC, are the keys to unlocking the path to large LAr TPC detector masses, while maintaining an experiment in which less than < 0.1 events (other than v-induced nuclear recoils) is expected to occur within the WIMP search region during the planned exposure. DarkSide-20k will have ultra-low backgrounds than can be measured in situ, giving sensitivity to WIMP-nucleon cross sections of 1.2 x 10(-47) cm(2) (1.1 x 10(-46) cm(2)) for WIMPs of 1 TeV/c(2) (10 TeV/c(2)) mass, to be achieved during a 5yr run producing an exposure of 100 t yr free from any instrumental background.
DarkSide-20k: A 20 tonne two-phase LAr TPC for direct dark matter detection at LNGS / Aalseth, C. E.; Acerbi, F.; Agnes, P.; Albuquerque, I. F. M.; Alexander, T.; Alici, A.; Alton, A. K.; Antonioli, P.; Arcelli, S.; Ardito, R.; Arnquist, I. J.; Asner, D. M.; Ave, M.; Back, H. O.; Barrado Olmedo, A. I.; Batignani, G.; Bertoldo, E.; Bettarini, S.; Bisogni, M. G.; Bocci, V.; Bondar, A.; Bonfini, G.; Bonivento, W.; Bossa, M.; Bottino, B.; Boulay, M.; Bunker, R.; Bussino, S.; Buzulutskov, A.; Cadeddu, M.; Cadoni, M.; Caminata, A.; Canci, N.; Candela, A.; Cantini, C.; Caravati, M.; Cariello, M.; Carlini, M.; Carpinelli, M.; Castellani, A.; Catalanotti, S.; Cataudella, V.; Cavalcante, P.; Cavuoti, S.; Cereseto, R.; Chepurnov, A.; Cicalo, C.; Cifarelli, L.; Citterio, M.; Cocco, A. G.; Colocci, M.; Corgiolu, S.; Covone, G.; Crivelli, P.; D'Antone, I.; D'Incecco, M.; D'Urso, D.; Rolo, M. D. Da Rocha; Daniel, M.; Davini, S.; De Candia, A.; De Cecco, S.; De Deo, M.; De Filippis, G.; De Guido, G.; De Rosa, G.; Dellacasa, G.; Della Valle, M.; Demontis, P.; Derbin, A.; Devoto, A.; Di Eusanio, F.; Di Pietro, G.; Dionisi, C.; Dolgov, A.; Dormia, I.; Dussoni, S.; Empl, A.; Fernandez Diaz, M.; Ferri, A.; Filip, C.; Fiorillo, G.; Fomenko, K.; Franco, D.; Froudakis, G. E.; Gabriele, F.; Gabrieli, A.; Galbiati, C.; Garcia Abia, P.; Gendotti, A.; Ghisi, A.; Giagu, S.; Giampa, P.; Gibertoni, G.; Giganti, C.; Giorgi, M. A.; Giovanetti, G. K.; Gligan, M. L.; Gola, A.; Gorchakov, O.; Goretti, A. M.; Granato, F.; Grassi, M.; Grate, J. W.; Grigoriev, G. Y.; Gromov, M.; Guan, M.; Guerra, M. B. B.; Guerzoni, M.; Gulino, M.; Haaland, R. K.; Hallin, A.; Harrop, B.; Hoppe, E. W.; Horikawa, S.; Hosseini, B.; Hughes, D.; Humble, P.; Hungerford, E. V.; Ianni, An; Jillings, C.; Johnson, T. N.; Keeter, K.; Kendziora, C. L.; Kim, S.; Koh, G.; Korablev, D.; Korga, G.; Kubankin, A.; Kuss, M.; Kuzniak, M.; La Commara, M.; Lehnert, B.; Li, X.; Lissia, M.; Lodi, G. U.; Loer, B.; Longo, G.; Loverre, P.; Lussana, R.; Luzzi, L.; Ma, Y.; Machado, A. A.; Machulin, I. N.; Mandarano, A.; Mapelli, L.; Marcante, M.; Margotti, A.; Mari, S. M.; Mariani, M.; Maricic, J.; Martoff, C. J.; Mascia, M.; Mayer, M.; Mcdonald, A. B.; Messina, A.; Meyers, P. D.; Milincic, R.; Moggi, A.; Moioli, S.; Monroe, J.; Monte, A.; Morrocchi, M.; Mount, B. J.; Mu, W.; Muratova, V. N.; Murphy, S.; Musico, P.; Nania, R.; Agasson, A. Navrer; Nikulin, I.; Nosov, V.; Nozdrina, A. O.; Nurakhov, N. N.; Oleinik, A.; Oleynikov, V.; Orsini, M.; Ortica, F.; Pagani, L.; Pallavicini, M.; Palmas, S.; Pandola, L.; Pantic, E.; Paoloni, E.; Paternoster, G.; Pavletcov, V.; Pazzona, F.; Peeters, S.; Pelczar, K.; Pellegrini, L. A.; Pelliccia, N.; Perotti, F.; Perruzza, R.; Pesudo, V.; Piemonte, C.; Pilo, F.; Pocar, A.; Pollmann, T.; Portaluppi, D.; Pugachev, D. A.; Qian, H.; Radics, B.; Raffaelli, F.; Ragusa, F.; Razeti, M.; Razeto, A.; Regazzoni, V.; Regenfus, C.; Reinhold, B.; Renshaw, A. L.; Rescigno, M.; Retiere, F.; Riffard, Q.; Rivetti, A.; Rizzardini, S.; Romani, A.; Romero, L.; Rossi, B.; Rossi, N.; Rubbia, A.; Sablone, D.; Salatino, P.; Samoylov, O.; Garcia, E. Sanchez; Sands, W.; Sanfilippo, S.; Sant, M.; Santorelli, R.; Savarese, C.; Scapparone, E.; Schlitzer, B.; Scioli, G.; Segreto, E.; Seifert, A.; Semenov, D. A.; Shchagin, A.; Shekhtman, L.; Shemyakina, E.; Sheshukov, A.; Simeone, M.; Singh, P. N.; Skensved, P.; Skorokhvatov, M. D.; Smirnov, O.; Sobrero, G.; Sokolov, A.; Sotnikov, A.; Speziale, F.; Stainforth, R.; Stanford, C.; Suffritti, G. B.; Suvorov, Y.; Tartaglia, R.; Testera, G.; Tonazzo, A.; Tosi, A.; Trinchese, P.; Unzhakov, E. V.; Vacca, A.; Vazquez-Jauregui, E.; Verducci, M.; Viant, T.; Villa, F.; Vishneva, A.; Vogelaar, B.; Wada, M.; Wahl, J.; Walding, J.; Wang, H.; Wang, Y.; Watson, A. W.; Westerdale, S.; Williams, R.; Wojcik, M. M.; Wu, S.; Xiang, X.; Xiao, X.; Yang, C.; Ye, Z.; Yllera de Llano, A.; Zappa, F.; Zappala, G.; Zhu, C.; Zichichi, A.; Zullo, M.; Zullo, A.; Zuzel, G.. - In: THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL PLUS. - ISSN 2190-5444. - 133:3(2018). [10.1140/epjp/i2018-11973-4]
DarkSide-20k: A 20 tonne two-phase LAr TPC for direct dark matter detection at LNGS
Aalseth, C. E.;Acerbi, F.;Agnes, P.;Albuquerque, I. F. M.;Alexander, T.;Alici, A.;Alton, A. K.;Antonioli, P.;Arcelli, S.;Ardito, R.;Arnquist, I. J.;Asner, D. M.;Ave, M.;Back, H. O.;Barrado Olmedo, A. I.;Batignani, G.;Bertoldo, E.;Bettarini, S.;Bisogni, M. G.;Bocci, V.;Bondar, A.;Bonfini, G.;Bonivento, W.;Bossa, M.;Bottino, B.;Boulay, M.;Bunker, R.;Bussino, S.;Buzulutskov, A.;Cadeddu, M.;Cadoni, M.;Caminata, A.;Canci, N.;Candela, A.;Cantini, C.;Caravati, M.;Cariello, M.;Carlini, M.;Carpinelli, M.;Castellani, A.;Catalanotti, S.;Cataudella, V.;Cavalcante, P.;Cavuoti, S.;Cereseto, R.;Chepurnov, A.;Cicalo, C.;Cifarelli, L.;Citterio, M.;Cocco, A. G.;Colocci, M.;Corgiolu, S.;Covone, G.;Crivelli, P.;D'Antone, I.;D'Incecco, M.;D'Urso, D.;Rolo, M. D. Da Rocha;Daniel, M.;Davini, S.;De Candia, A.;De Cecco, S.;De Deo, M.;De Filippis, G.;De Guido, G.;De Rosa, G.;Dellacasa, G.;Della Valle, M.;Demontis, P.;Derbin, A.;Devoto, A.;Di Eusanio, F.;Di Pietro, G.;Dionisi, C.;Dolgov, A.;Dormia, I.;Dussoni, S.;Empl, A.;Fernandez Diaz, M.;Ferri, A.;Filip, C.;Fiorillo, G.;Fomenko, K.;Franco, D.;Froudakis, G. E.;Gabriele, F.;Gabrieli, A.;Galbiati, C.;Garcia Abia, P.;Gendotti, A.;Ghisi, A.;Giagu, S.;Giampa, P.;Gibertoni, G.;Giganti, C.;Giorgi, M. A.;Giovanetti, G. K.;Gligan, M. L.;Gola, A.;Gorchakov, O.;Goretti, A. M.;Granato, F.;Grassi, M.;Grate, J. W.;Grigoriev, G. Y.;Gromov, M.;Guan, M.;Guerra, M. B. B.;Guerzoni, M.;Gulino, M.;Haaland, R. K.;Hallin, A.;Harrop, B.;Hoppe, E. W.;Horikawa, S.;Hosseini, B.;Hughes, D.;Humble, P.;Hungerford, E. V.;Ianni, An;Jillings, C.;Johnson, T. N.;Keeter, K.;Kendziora, C. L.;Kim, S.;Koh, G.;Korablev, D.;Korga, G.;Kubankin, A.;Kuss, M.;Kuzniak, M.;La Commara, M.;Lehnert, B.;Li, X.;Lissia, M.;Lodi, G. U.;Loer, B.;Longo, G.;Loverre, P.;Lussana, R.;Luzzi, L.;Ma, Y.;Machado, A. A.;Machulin, I. N.;Mandarano, A.;Mapelli, L.;Marcante, M.;Margotti, A.;Mari, S. M.;Mariani, M.;Maricic, J.;Martoff, C. J.;Mascia, M.;Mayer, M.;McDonald, A. B.;Messina, A.;Meyers, P. D.;Milincic, R.;Moggi, A.;Moioli, S.;Monroe, J.;Monte, A.;Morrocchi, M.;Mount, B. J.;Mu, W.;Muratova, V. N.;Murphy, S.;Musico, P.;Nania, R.;Agasson, A. Navrer;Nikulin, I.;Nosov, V.;Nozdrina, A. O.;Nurakhov, N. N.;Oleinik, A.;Oleynikov, V.;Orsini, M.;Ortica, F.;Pagani, L.;Pallavicini, M.;Palmas, S.;Pandola, L.;Pantic, E.;Paoloni, E.;Paternoster, G.;Pavletcov, V.;Pazzona, F.;Peeters, S.;Pelczar, K.;Pellegrini, L. A.;Pelliccia, N.;Perotti, F.;Perruzza, R.;Pesudo, V.;Piemonte, C.;Pilo, F.;Pocar, A.;Pollmann, T.;Portaluppi, D.;Pugachev, D. A.;Qian, H.;Radics, B.;Raffaelli, F.;Ragusa, F.;Razeti, M.;Razeto, A.;Regazzoni, V.;Regenfus, C.;Reinhold, B.;Renshaw, A. L.;Rescigno, M.;Retiere, F.;Riffard, Q.;Rivetti, A.;Rizzardini, S.;Romani, A.;Romero, L.;Rossi, B.;Rossi, N.;Rubbia, A.;Sablone, D.;Salatino, P.;Samoylov, O.;Garcia, E. Sanchez;Sands, W.;Sanfilippo, S.;Sant, M.;Santorelli, R.;Savarese, C.;Scapparone, E.;Schlitzer, B.;Scioli, G.;Segreto, E.;Seifert, A.;Semenov, D. A.;Shchagin, A.;Shekhtman, L.;Shemyakina, E.;Sheshukov, A.;Simeone, M.;Singh, P. N.;Skensved, P.;Skorokhvatov, M. D.;Smirnov, O.;Sobrero, G.;Sokolov, A.;Sotnikov, A.;Speziale, F.;Stainforth, R.;Stanford, C.;Suffritti, G. B.;Suvorov, Y.;Tartaglia, R.;Testera, G.;Tonazzo, A.;Tosi, A.;Trinchese, P.;Unzhakov, E. V.;Vacca, A.;Vazquez-Jauregui, E.;Verducci, M.;Viant, T.;Villa, F.;Vishneva, A.;Vogelaar, B.;Wada, M.;Wahl, J.;Walding, J.;Wang, H.;Wang, Y.;Watson, A. W.;Westerdale, S.;Williams, R.;Wojcik, M. M.;Wu, S.;Xiang, X.;Xiao, X.;Yang, C.;Ye, Z.;Yllera de Llano, A.;Zappa, F.;Zappala, G.;Zhu, C.;Zichichi, A.;Zullo, M.;Zullo, A.;Zuzel, G.
2018
Abstract
Building on the successful experience in operating the DarkSide-50 detector, the DarkSide Collaboration is going to construct DarkSide-20k, a direct WIMP search detector using a two-phase Liquid Argon Time Projection Chamber (LAr TPC) with an active (fiducial) mass of 23t (20t). This paper describes a preliminary design for the experiment, in which the DarkSide-20k LAr TPC is deployed within a shield/veto with a spherical Liquid Scintillator Veto (LSV) inside a cylindrical Water Cherenkov Veto (WCV). This preliminary design provides a baseline for the experiment to achieve its physics goals, while further development work will lead to the final optimization of the detector parameters and an eventual technical design. Operation of DarkSide-50 demonstrated a major reduction in the dominant Ar-39 background when using argon extracted from an underground source, before applying pulse shape analysis. Data from DarkSide-50, in combination with MC simulation and analytical modeling, shows that a rejection factor for discrimination between electron and nuclear recoils of > 3 x 10(9) is achievable. This, along with the use of the veto system and utilizing silicon photomultipliers in the LAr TPC, are the keys to unlocking the path to large LAr TPC detector masses, while maintaining an experiment in which less than < 0.1 events (other than v-induced nuclear recoils) is expected to occur within the WIMP search region during the planned exposure. DarkSide-20k will have ultra-low backgrounds than can be measured in situ, giving sensitivity to WIMP-nucleon cross sections of 1.2 x 10(-47) cm(2) (1.1 x 10(-46) cm(2)) for WIMPs of 1 TeV/c(2) (10 TeV/c(2)) mass, to be achieved during a 5yr run producing an exposure of 100 t yr free from any instrumental background.
01 Pubblicazione su rivista::01a Articolo in rivista
DarkSide-20k: A 20 tonne two-phase LAr TPC for direct dark matter detection at LNGS / Aalseth, C. E.; Acerbi, F.; Agnes, P.; Albuquerque, I. F. M.; Alexander, T.; Alici, A.; Alton, A. K.; Antonioli, P.; Arcelli, S.; Ardito, R.; Arnquist, I. J.; Asner, D. M.; Ave, M.; Back, H. O.; Barrado Olmedo, A. I.; Batignani, G.; Bertoldo, E.; Bettarini, S.; Bisogni, M. G.; Bocci, V.; Bondar, A.; Bonfini, G.; Bonivento, W.; Bossa, M.; Bottino, B.; Boulay, M.; Bunker, R.; Bussino, S.; Buzulutskov, A.; Cadeddu, M.; Cadoni, M.; Caminata, A.; Canci, N.; Candela, A.; Cantini, C.; Caravati, M.; Cariello, M.; Carlini, M.; Carpinelli, M.; Castellani, A.; Catalanotti, S.; Cataudella, V.; Cavalcante, P.; Cavuoti, S.; Cereseto, R.; Chepurnov, A.; Cicalo, C.; Cifarelli, L.; Citterio, M.; Cocco, A. G.; Colocci, M.; Corgiolu, S.; Covone, G.; Crivelli, P.; D'Antone, I.; D'Incecco, M.; D'Urso, D.; Rolo, M. D. Da Rocha; Daniel, M.; Davini, S.; De Candia, A.; De Cecco, S.; De Deo, M.; De Filippis, G.; De Guido, G.; De Rosa, G.; Dellacasa, G.; Della Valle, M.; Demontis, P.; Derbin, A.; Devoto, A.; Di Eusanio, F.; Di Pietro, G.; Dionisi, C.; Dolgov, A.; Dormia, I.; Dussoni, S.; Empl, A.; Fernandez Diaz, M.; Ferri, A.; Filip, C.; Fiorillo, G.; Fomenko, K.; Franco, D.; Froudakis, G. E.; Gabriele, F.; Gabrieli, A.; Galbiati, C.; Garcia Abia, P.; Gendotti, A.; Ghisi, A.; Giagu, S.; Giampa, P.; Gibertoni, G.; Giganti, C.; Giorgi, M. A.; Giovanetti, G. K.; Gligan, M. L.; Gola, A.; Gorchakov, O.; Goretti, A. M.; Granato, F.; Grassi, M.; Grate, J. W.; Grigoriev, G. Y.; Gromov, M.; Guan, M.; Guerra, M. B. B.; Guerzoni, M.; Gulino, M.; Haaland, R. K.; Hallin, A.; Harrop, B.; Hoppe, E. W.; Horikawa, S.; Hosseini, B.; Hughes, D.; Humble, P.; Hungerford, E. V.; Ianni, An; Jillings, C.; Johnson, T. N.; Keeter, K.; Kendziora, C. L.; Kim, S.; Koh, G.; Korablev, D.; Korga, G.; Kubankin, A.; Kuss, M.; Kuzniak, M.; La Commara, M.; Lehnert, B.; Li, X.; Lissia, M.; Lodi, G. U.; Loer, B.; Longo, G.; Loverre, P.; Lussana, R.; Luzzi, L.; Ma, Y.; Machado, A. A.; Machulin, I. N.; Mandarano, A.; Mapelli, L.; Marcante, M.; Margotti, A.; Mari, S. M.; Mariani, M.; Maricic, J.; Martoff, C. J.; Mascia, M.; Mayer, M.; Mcdonald, A. B.; Messina, A.; Meyers, P. D.; Milincic, R.; Moggi, A.; Moioli, S.; Monroe, J.; Monte, A.; Morrocchi, M.; Mount, B. J.; Mu, W.; Muratova, V. N.; Murphy, S.; Musico, P.; Nania, R.; Agasson, A. Navrer; Nikulin, I.; Nosov, V.; Nozdrina, A. O.; Nurakhov, N. N.; Oleinik, A.; Oleynikov, V.; Orsini, M.; Ortica, F.; Pagani, L.; Pallavicini, M.; Palmas, S.; Pandola, L.; Pantic, E.; Paoloni, E.; Paternoster, G.; Pavletcov, V.; Pazzona, F.; Peeters, S.; Pelczar, K.; Pellegrini, L. A.; Pelliccia, N.; Perotti, F.; Perruzza, R.; Pesudo, V.; Piemonte, C.; Pilo, F.; Pocar, A.; Pollmann, T.; Portaluppi, D.; Pugachev, D. A.; Qian, H.; Radics, B.; Raffaelli, F.; Ragusa, F.; Razeti, M.; Razeto, A.; Regazzoni, V.; Regenfus, C.; Reinhold, B.; Renshaw, A. L.; Rescigno, M.; Retiere, F.; Riffard, Q.; Rivetti, A.; Rizzardini, S.; Romani, A.; Romero, L.; Rossi, B.; Rossi, N.; Rubbia, A.; Sablone, D.; Salatino, P.; Samoylov, O.; Garcia, E. Sanchez; Sands, W.; Sanfilippo, S.; Sant, M.; Santorelli, R.; Savarese, C.; Scapparone, E.; Schlitzer, B.; Scioli, G.; Segreto, E.; Seifert, A.; Semenov, D. A.; Shchagin, A.; Shekhtman, L.; Shemyakina, E.; Sheshukov, A.; Simeone, M.; Singh, P. N.; Skensved, P.; Skorokhvatov, M. D.; Smirnov, O.; Sobrero, G.; Sokolov, A.; Sotnikov, A.; Speziale, F.; Stainforth, R.; Stanford, C.; Suffritti, G. B.; Suvorov, Y.; Tartaglia, R.; Testera, G.; Tonazzo, A.; Tosi, A.; Trinchese, P.; Unzhakov, E. V.; Vacca, A.; Vazquez-Jauregui, E.; Verducci, M.; Viant, T.; Villa, F.; Vishneva, A.; Vogelaar, B.; Wada, M.; Wahl, J.; Walding, J.; Wang, H.; Wang, Y.; Watson, A. W.; Westerdale, S.; Williams, R.; Wojcik, M. M.; Wu, S.; Xiang, X.; Xiao, X.; Yang, C.; Ye, Z.; Yllera de Llano, A.; Zappa, F.; Zappala, G.; Zhu, C.; Zichichi, A.; Zullo, M.; Zullo, A.; Zuzel, G.. - In: THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL PLUS. - ISSN 2190-5444. - 133:3(2018). [10.1140/epjp/i2018-11973-4]
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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.
