WIMP dark matter search using a 3.1 tonne-year exposure of the XENONnT experiment

Aprile, E.; Aalbers, J.; Abe, K.; Ahmed Maouloud, S.; Althueser, L.; Andrieu, B.; Angelino, E.; Antón Martin, D.; Armbruster, S. R.; Arneodo, F.; Baudis, L.; Bazyk, M.; Bellagamba, L.; Biondi, R.; Bismark, A.; Boese, K.; Brown, A.; Bruno, G.; Budnik, R.; Cai, C.; Capelli, C.; Cardoso, J. M. R.; Cimental Chávez, A. P.; Colijn, A. P.; Conrad, J.; Cuenca-García, J. J.; D’Andrea, V.; Daniel Garcia, L. C.; Decowski, M. P.; Deisting, A.; Di Donato, C.; Di Gangi, P.; Diglio, S.; Eitel, K.; El Morabit, S.; Elykov, A.; Ferella, A. D.; Ferrari, C.; Fischer, H.; Flehmke, T.; Flierman, M.; Fuchs, D.; Fulgione, W.; Fuselli, C.; Gaemers, P.; Gaior, R.; Gao, F.; Ghosh, S.; Giacomobono, R.; Girard, F.; Glade-Beucke, R.; Grandi, L.; Grigat, J.; Guan, H.; Guida, M.; Gyorgy, P.; Hammann, R.; Higuera, A.; Hils, C.; Hoetzsch, L.; Hood, N. F.; Iacovacci, M.; Itow, Y.; Jakob, J.; Joerg, F.; Kaminaga, Y.; Kara, M.; Kavrigin, P.; Kazama, S.; Kharbanda, P.; Kobayashi, M.; Koke, D.; Kooshkjalali, K.; Kopec, A.; Landsman, H.; Lang, R. F.; Levinson, L.; Li, I.; Li, S.; Liang, S.; Liang, Z.; Lin, Y. -T.; Lindemann, S.; Lindner, M.; Liu, K.; Liu, M.; Loizeau, J.; Lombardi, F.; Long, J.; Lopes, J. A. M.; Lucchetti, G. M.; Luce, T.; Ma, Y.; Macolino, C.; Mahlstedt, J.; Mancuso, A.; Manenti, L.; Marignetti, F.; Marrodán Undagoitia, T.; Martens, K.; Masbou, J.; Mastroianni, S.; Melchiorre, A.; Merz, J.; Messina, M.; Michael, A.; Miuchi, K.; Molinario, A.; Moriyama, S.; Morå, K.; Mosbacher, Y.; Murra, M.; Müller, J.; Ni, K.; Oberlack, U.; Paetsch, B.; Pan, Y.; Pellegrini, Q.; Peres, R.; Peters, C.; Pienaar, J.; Pierre, M.; Plante, G.; Pollmann, T. R.; Principe, L.; Qi, J.; Qin, J.; Ramírez García, D.; Rajado, M.; Ravindran, A.; Razeto, A.; Singh, R.; Sanchez, L.; Dos Santos, J. M. F.; Sarnoff, I.; Sartorelli, G.; Schreiner, J.; Schulte, P.; Schulze Eißing, H.; Schumann, M.; Scotto Lavina, L.; Selvi, M.; Semeria, F.; Shagin, P.; Shi, S.; Shi, J.; Silva, M.; Simgen, H.; Stevens, A.; Szyszka, C.; Takeda, A.; Takeuchi, Y.; Tan, P. -L.; Thers, D.; Trinchero, G.; Tunnell, C. D.; Tönnies, F.; Valerius, K.; Vecchi, S.; Vetter, S.; Villazon Solar, F. I.; Volta, G.; Weinheimer, C.; Weiss, M.; Wenz, D.; Wittweg, C.; V. H. S., Wu; Xing, Y.; Xu, D.; Xu, Z.; Yamashita, M.; Yang, J.; Yang, L.; Ye, J.; Yuan, L.; Zavattini, G.; Zhao, Y.; Zhong, M.

doi:10.1103/msw4-t342

We report on a search for weakly interacting massive particle (WIMP) dark matter (DM) via elastic DM-xenon-nucleus interactions in the XENONnT experiment. We combine datasets from the first and second science campaigns resulting in a total exposure of 3.1 tonne-years. In a blind analysis of nuclear recoil events with energies above 3.8 keV_NR, we find no significant excess above background. We set new upper limits on the spin-independent WIMP-nucleon scattering cross section for WIMP masses above 10 GeV/c² with a minimum of 1.7×10⁻⁴⁷ cm² at 90% confidence level for a WIMP mass of 30 GeV/c². We achieve a best median sensitivity of 1.4×10⁻⁴⁷ cm² for a 41 GeV/c² WIMP. Compared to the result from the first XENONnT science dataset, we improve our sensitivity by a factor of up to 1.8.

WIMP dark matter search using a 3.1 tonne-year exposure of the XENONnT experiment / Aprile, E., Aalbers, J., Abe, K., Ahmed Maouloud, S., Althueser, L., Andrieu, B., Angelino, E., Antón Martin, D., Armbruster, S.R., Arneodo, F., Baudis, L., Bazyk, M., Bellagamba, L., Biondi, R., Bismark, A., Boese, K., Brown, A., Bruno, G., Budnik, R., Cai, C., et al.. - In: PHYSICAL REVIEW LETTERS. - ISSN 0031-9007. - 135:22(2025), pp. 1-9. [10.1103/msw4-t342]