Search for low mass dark matter in DarkSide-50: the bayesian network approach

Autor: Collaboration, The DarkSide-50, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cicalò, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., di Cortona, G. Grilli, Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G.
Přispěvatelé: Royal Holloway [University of London] (RHUL), Escola Politecnica da Universidade de Sao Paulo [Sao Paulo], Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), Augustana University, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [Pisa] (INFN), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [Sezione di Roma 1] (INFN), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Cagliari (INFN, Sezione di Cagliari), Università degli studi di Genova = University of Genoa (UniGe), Princeton University, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova (INFN, Sezione di Genova), King‘s College London, University of Naples Federico II = Università degli studi di Napoli Federico II, D.V. Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics (SINP), Lomonosov Moscow State University (MSU), Università degli Studi di Milano = University of Milan (UNIMI), INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma 3 (INFN, Sezione di Roma 3), University of Massachusetts [Amherst] (UMass Amherst), University of Massachusetts System (UMASS), Università degli Studi di Sassari = University of Sassari [Sassari] (UNISS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), National Research Center 'Kurchatov Institute' (NRC KI), Moscow State Engineering Physics Institute (MEPhI), Institute of High Energy Physics [Beijing] (IHEP), Chinese Academy of Sciences [Changchun Branch] (CAS), INFN---Laboratori Nazionali del Sud (LNS), Via S. Sofia 62, 95123 Catania, Italy, Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Houston, Black Hills State University, Nicolaus Copernicus Astronomical Cente (AstroCeNT), Joint Institute for Nuclear Research (JINR), Belgorod National Research University, 308015 Belgorod, Russia, Kurchatov NBIC Centre, National Research Centre, Kurchatov Institute, University of California (UC), University of Hawai'i [Honolulu] (UH), Laboratoire National Henri Becquerel (LNHB), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département d'instrumentation Numérique (DIN (CEA-LIST)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Università degli Studi di Perugia = University of Perugia (UNIPG), University of California [Davis] (UC Davis), Laboratori Nazionali del Sud (INFN), Uniwersytet Jagielloński w Krakowie = Jagiellonian University (UJ), University of Manchester [Manchester], Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano (INFN), Virginia Tech [Blacksburg], Università degli Studi di Cagliari = University of Cagliari (UniCa), University of California [Riverside] (UC Riverside), the IN2P3-COPIN consortium (Grant No. 20-152), DarkSide-50 Collaboration, ANR-10-LABX-0023,UnivEarthS,Earth - Planets - Universe: observation, modeling, transfer(2010), ANR-18-IDEX-0001,Université de Paris,Université de Paris(2018), European Project: 952480,DarkWave, Agnes, P., Albuquerque, I. F. M., Alexander, T., Alton, A. K., Ave, M., Back, H. O., Batignani, G., Biery, K., Bocci, V., Bonivento, W. M., Bottino, B., Bussino, S., Cadeddu, M., Cadoni, M., Calaprice, F., Caminata, A., Campos, M. D., Canci, N., Caravati, M., Cargioli, N., Cariello, M., Carlini, M., Cataudella, V., Cavalcante, P., Cavuoti, S., Chashin, S., Chepurnov, A., Cical??, C., Covone, G., D'Angelo, D., Davini, S., De Candia, A., De Cecco, S., De Filippis, G., De Rosa, G., Derbin, A. V., Devoto, A., D'Incecco, M., Dionisi, C., Dordei, F., Downing, M., D'Urso, D., Fairbairn, M., Fiorillo, G., Franco, D., Gabriele, F., Galbiati, C., Ghiano, C., Giganti, C., Giovanetti, G. K., Goretti, A. M., Grilli di Cortona, G., Grobov, A., Gromov, M., Guan, M., Gulino, M., Hackett, B. R., Herner, K., Hessel, T., Hosseini, B., Hubaut, F., Hungerford, E. V., Ianni, An., Ippolito, V., Keeter, K., Kendziora, C. L., Kimura, M., Kochanek, I., Korablev, D., Korga, G., Kubankin, A., Kuss, M., La Commara, M., Lai, M., Li, X., Lissia, M., Longo, G., Lychagina, O., Machulin, I. N., Mapelli, L. P., Mari, S. M., Maricic, J., Messina, A., Milincic, R., Monroe, J., Morrocchi, M., Mougeot, X., Muratova, V. N., Musico, P., Nozdrina, A. O., Oleinik, A., Ortica, F., Pagani, L., Pallavicini, M., Pandola, L., Pantic, E., Paoloni, E., Pelczar, K., Pelliccia, N., Piacentini, S., Pocar, A., Poehlmann, D. M., Pordes, S., Poudel, S. S., Pralavorio, P., Price, D. D., Ragusa, F., Razeti, M., Razeto, A., Renshaw, A. L., Rescigno, M., Rode, J., Romani, A., Sablone, D., Samoylov, O., Sandford, E., Sands, W., Sanfilippo, S., Savarese, C., Schlitzer, B., Semenov, D. A., Shchagin, A., Sheshukov, A., Skorokhvatov, M. D., Smirnov, O., Sotnikov, A., Stracka, S., Suvorov, Y., Tartaglia, R., Testera, G., Tonazzo, A., Unzhakov, E. V., Vishneva, A., Vogelaar, R. B., Wada, M., Wang, H., Wang, Y., Westerdale, S., Wojcik, M. M., Xiao, X., Yang, C., Zuzel, G., INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, (INFN), Saint Petersburg Nuclear Physics Institute RAS, St Petersburg Nuclear Physics Institute, DarkSide-50
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2023
Předmět:
Zdroj: European Physical Journal C: Particles and Fields
European Physical Journal C: Particles and Fields, 2023, 83, pp.322. ⟨10.1140/epjc/s10052-023-11410-4⟩
INSPIRE-HEP
European Physical Journal
Eur.Phys.J.C
Eur.Phys.J.C, 2023, 83 (4), pp.322. ⟨10.1140/epjc/s10052-023-11410-4⟩
ISSN: 1434-6044
1434-6052
Popis: We present a novel approach for the search of dark matter in the DarkSide-50 experiment, relying on Bayesian Networks. This method incorporates the detector response model into the likelihood function, explicitly maintaining the connection with the quantity of interest. No assumptions about the linearity of the problem or the shape of the probability distribution functions are required, and there is no need to morph signal and background spectra as a function of nuisance parameters. By expressing the problem in terms of Bayesian Networks, we have developed an inference algorithm based on a Markov Chain Monte Carlo to calculate the posterior probability. A clever description of the detector response model in terms of parametric matrices allows us to study the impact of systematic variations of any parameter on the final results. Our approach not only provides the desired information on the parameter of interest, but also potential constraints on the response model. Our results are consistent with recent published analyses and further refine the parameters of the detector response model.
Comment: 24 pages, 12 figures, 1 table
Databáze: OpenAIRE
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