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Large liquid argon detectors offer one of the best avenues for the detection of galactic weakly interacting massive particles (WIMPs) via their scattering on atomic nuclei. The liquid argon target allows exquisite discrimination between nuclear and electron recoil signals via pulse-shape discrimination of the scintillation signals. Atmospheric argon (AAr), however, has a naturally occurring radioactive isotope, 39Ar, a β emitter of cosmogenic origin. For large detectors, the atmospheric 39Ar activity poses pile-up concerns. The use of argon extracted from underground wells, deprived of 39Ar, is key to the physics potential of these experiments. The DarkSide-20k dark matter search experiment will operate a dual-phase time projection chamber with 50 tonnes of radio-pure underground argon (UAr), that was shown to be depleted of 39Ar with respect to AAr by a factor larger than 1400. Assessing the 39Ar content of the UAr during extraction is crucial for the success of DarkSide-20k, as well as for future experiments of the Global Argon Dark Matter Collaboration (GADMC). This will be carried out by the DArT in ArDM experiment, a small chamber made with extremely radio-pure materials that will be placed at the centre of the ArDM detector, in the Canfranc Underground Laboratory (LSC) in Spain. The ArDM LAr volume acts as an active veto for background radioactivity, mostly γ-rays from the ArDM detector materials and the surrounding rock. This article describes the DArT in ArDM project, including the chamber design and construction, and reviews the background required to achieve the expected performance of the detector.
Design and construction of a new detector to measure ultra-low radioactive-isotope contamination of argon
Aalseth C. E.;Abdelhakim S.;Acerbi F.;Agnes P.;Ajaj R.;Albuquerque I. F. M.;Alexander T.;Alici A.;Alton A. K.;Amaudruz P.;Ameli F.;Anstey J.;Antonioli P.;Arba M.;Arcelli S.;Ardito R.;Arnquist I. J.;Arpaia P.;Asner D. M.;Asunskis A.;Ave M.;Back H. O.;Barbaryan V.;Barrado Olmedo A.;Batignani G.;Bisogni M. G.;Bocci V.;Bondar A.;Bonfini G.;Bonivento W.;Borisova E.;Bottino B.;Boulay M. G.;Bunker R.;Bussino S.;Buzulutskov A.;Cadeddu M.;Cadoni M.;Caminata A.;Canci N.;Candela A.;Cantini C.;Caravati M.;Cariello M.;Carnesecchi F.;Carpinelli M.;Castellani A.;Castello P.;Catalanotti S.;Cataudella V.;Cavalcante P.;Cavazza D.;Cavuoti S.;Cebrian S.;Cela Ruiz J. M.;Celano B.;Cereseto R.;Cheng W.;Chepurnov A.;Cicalo C.;Cifarelli L.;Citterio M.;Coccetti F.;Cocco A. G.;Cocco V.;Colocci M.;Consiglio L.;Cossio F.;Covone G.;Crivelli P.;D'Antone I.;D'Incecco M.;D'Urso D.;da Rocha Rolo M. D.;Dadoun O.;Daniel M.;Davini S.;de Candia A.;de Cecco S.;de Deo M.;de Falco A.;de Filippis G.;de Gruttola D.;de Guido G.;de Rosa G.;Dellacasa G.;Demontis P.;DePaquale S.;Derbin A. V.;Devoto A.;Di Eusanio F.;Di Noto L.;Di Pietro G.;Di Stefano P.;Dionisi C.;Dolganov G.;Dordei F.;Downing M.;Edalatfar F.;Empl A.;Fernandez Diaz M.;Ferri A.;Filip C.;Fiorillo G.;Fomenko K.;Franceschi A.;Franco D.;Froudakis G. E.;Gabriele F.;Gabrieli A.;Galbiati C.;Garbini M.;Garcia Abia P.;Gascon Fora D.;Gendotti A.;Ghiano C.;Ghisi A.;Giagu S.;Giampa P.;Giampaolo R. A.;Giganti C.;Giorgi M. A.;Giovanetti G. K.;Gligan M. L.;Gola A.;Gorchakov O.;Grab M.;Graciani Diaz R.;Granato F.;Grassi M.;Grate J. W.;Grigoriev G. Y.;Grobov A.;Gromov M.;Guan M.;Guerra M. B. B.;Guerzoni M.;Gulino M.;Haaland R. K.;Hackett B. R.;Hallin A.;Harrop B.;Hoppe E. W.;Horikawa S.;Hosseini B.;Hubaut F.;Humble P.;Hungerford E. V.;Ianni An.;Ilyasov A.;Ippolito V.;Jillings C.;Keeter K.;Kendziora C. L.;Kim S.;Kochanek I.;Kondo K.;Kopp G.;Korablev D.;Korga G.;Kubankin A.;Kugathasan R.;Kuss M.;Kuzniak M.;la Commara M.;la Delfa L.;Lai M.;Langrock S.;Lebois M.;Lehnert B.;Levashko N.;Li X.;Liqiang Q.;Lissia M.;Lodi G. U.;Longo G.;Lopez Manzano R.;Lussana R.;Luzzi L.;Machado A. A.;Machulin I. N.;Mandarano A.;Mapelli L.;Marcante M.;Margotti A.;Mari S. M.;Mariani M.;Maricic J.;Marinelli M.;Marras D.;Martinez M.;Martinez Morales J. J.;Martinez Rojas A. D.;Martoff C. J.;Mascia M.;Mason J.;Masoni A.;Mazzi A.;McDonald A. B.;Messina A.;Meyers P. D.;Miletic T.;Milincic R.;Moggi A.;Moioli S.;Monroe J.;Morrocchi M.;Mroz T.;Mu W.;Muratova V. N.;Murphy S.;Muscas C.;Musico P.;Nania R.;Napolitano T.;Navrer Agasson A.;Nessi M.;Nikulin I.;Oleinik A.;Oleynikov V.;Orsini M.;Ortica F.;Pagani L.;Pallavicini M.;Palmas S.;Pandola L.;Pantic E.;Paoloni E.;Paternoster G.;Pazzona F.;Peeters S.;Pegoraro P. A.;Pelczar K.;Pellegrini L. A.;Pellegrino C.;Pelliccia N.;Perotti F.;Pesudo V.;Picciau E.;Piemonte C.;Pietropaolo F.;Pocar A.;Pollmann T. R.;Portaluppi D.;Poudel S. S.;Pralavorio P.;Price D.;Radics B.;Raffaelli F.;Ragusa F.;Razeti M.;Razeto A.;Regazzoni V.;Regenfus C.;Renshaw A. L.;Rescia S.;Rescigno M.;Retiere F.;Rignanese L. P.;Rivetti A.;Romani A.;Romero L.;Rossi N.;Rubbia A.;Sablone D.;Sala P.;Salatino P.;Samoylov O.;Sanchez Garcia E.;Sanfilippo S.;Sant M.;Santone D.;Santorelli R.;Savarese C.;Scapparone E.;Schlitzer B.;Scioli G.;Segreto E.;Seifert A.;Semenov D. A.;Shchagin A.;Sheshukov A.;Siddhanta S.;Simeone M.;Singh P. N.;Skensved P.;Skorokhvatov M. D.;Smirnov O.;Sobrero G.;Sokolov A.;Sotnikov A.;Stainforth R.;Steri A.;Stracka S.;Strickland V.;Suffritti G. B.;Sulis S.;Suvorov Y.;Szelc A. M.;Tartaglia R.;Testera G.;Thorpe T.;Tonazzo A.;Tosi A.;Tuveri M.;Unzhakov E. V.;Usai G.;Vacca A.;Vazquez-Jauregui E.;Verducci M.;Viant T.;Viel S.;Villa F.;Vishneva A.;Vogelaar R. B.;Wada M.;Wahl J.;Walding J. J.;Wang H.;Wang Y.;Westerdale S.;Wheadon R. J.;Williams R.;Wilson J.;Wojcik M.;Wojcik M.;Wu S.;Xiao X.;Yang C.;Ye Z.;Zuffa M.;Zuzel G.
2020-01-01
Abstract
Large liquid argon detectors offer one of the best avenues for the detection of galactic weakly interacting massive particles (WIMPs) via their scattering on atomic nuclei. The liquid argon target allows exquisite discrimination between nuclear and electron recoil signals via pulse-shape discrimination of the scintillation signals. Atmospheric argon (AAr), however, has a naturally occurring radioactive isotope, 39Ar, a β emitter of cosmogenic origin. For large detectors, the atmospheric 39Ar activity poses pile-up concerns. The use of argon extracted from underground wells, deprived of 39Ar, is key to the physics potential of these experiments. The DarkSide-20k dark matter search experiment will operate a dual-phase time projection chamber with 50 tonnes of radio-pure underground argon (UAr), that was shown to be depleted of 39Ar with respect to AAr by a factor larger than 1400. Assessing the 39Ar content of the UAr during extraction is crucial for the success of DarkSide-20k, as well as for future experiments of the Global Argon Dark Matter Collaboration (GADMC). This will be carried out by the DArT in ArDM experiment, a small chamber made with extremely radio-pure materials that will be placed at the centre of the ArDM detector, in the Canfranc Underground Laboratory (LSC) in Spain. The ArDM LAr volume acts as an active veto for background radioactivity, mostly γ-rays from the ArDM detector materials and the surrounding rock. This article describes the DArT in ArDM project, including the chamber design and construction, and reviews the background required to achieve the expected performance of the detector.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11567/1034086
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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.
