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책 정보
· 제목 : Study of Excess Electronic Recoil Events in XENON1T (Hardcover)
· 분류 : 외국도서 > 과학/수학/생태 > 과학 > 물리학 > 천체물리학
· ISBN : 9783030877514
· 쪽수 : 119쪽
· 출판일 : 2021-10-31
· 분류 : 외국도서 > 과학/수학/생태 > 과학 > 물리학 > 천체물리학
· ISBN : 9783030877514
· 쪽수 : 119쪽
· 출판일 : 2021-10-31
목차
TABLE OF CONTENTS
LIST OF FIGURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi
LIST OF TABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
ACKNOWLEDGMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv
ABSTRACT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv
1 SEARCHING FOR NEW PHYSICS WITH XENON1T . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 The XENON1T Detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.1 The S1 signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1.2 The S2 signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.1.3 Position reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1.4 Particle discrimination: electronic vs. nuclear recoils . . . . . . . . . 8
1.1.5 Background reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2 Physics reach of XENON1T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.1 Solar axions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.2 Neutrino magnetic moment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.2.3 Bosonic dark matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2 EVENT RECONSTRUCTION AND SELECTION . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1 Energy Reconstruction and Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.1 Energy Reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.2 Energy Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.2 Detection Eciency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2.1 Single Photoelectron Acceptance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.2.2 Reconstruction Eciency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.2.3 Eciency as function of charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.2.4 Eciency as function of reconstructed energy . . . . . . . . . . . . . 57
2.3 Event Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3 BACKGROUND + SIGNAL MODELING AND STATISTICAL METHODS . . . 673.1 Background Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2 Signal Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.3 Statistical Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4 RESULTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.1 Background-only t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.2 Investigating the excess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.3 Potential Backgrounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.3.1 Xenon x-rays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.3.2 37Ar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
iv
4.3.3 Tritium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.4 Searches for new physics in XENON1T ER data . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.5 Search for solar axions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.5.1 Main Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.5.2 Interpretation under specic QCD models . . . . . . . . . . . . . . . 124
4.5.3 Including tritium as a background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
4.6 Search for an enhanced neutrino magnetic moment . . . . . . . . . . . . . . 133
4.6.1 Main Result . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.6.2 Including tritium as a background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
4.7 Bosonic Dark Matter Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
4.8 Science Run 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1404.9 Time Dependence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
4.10 Updated Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
4.10.1 Summary of updates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
4.10.2 Results of updated analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
5 CONCLUSIONS AND OUTLOOK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1525.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
5.2 Outlook: XENONnT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
5.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
v
