Precision laser-based measurements of the single electron response of spherical proportional counters for the NEWS-G light dark matter search experiment

Autor: P. Gros, A. Kamaha, M. Chapellier, K. Dering, Sue E. Crawford, M. Vidal, Q. Arnaud, P. Knights, G. Savvidis, Konstantinos Nikolopoulos, David G. Kelly, F. Piquemal, G. Giroux, E. C. Corcoran, P. Gorel, Eric W. Hoppe, R. D. Martin, M.-C. Piro, M. Zampaolo, F. Vazquez de Sola Fernandez, I. Katsioulas, D. Durnford, J.-P. Bard, O. Guillaudin, P. Di Stefano, M. Clark, M. Gros, A. Dastgheibi-Fard, G. Gerbier, Jean-François Muraz, J.-P. Mols, I. Giomataris, John F. McDonald, D. Santos, I. Savvidis, P. Lautridou, A. Brossard, S. Langrock
Přispěvatelé: Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Souterrain de Modane (LSM - UMR 6417), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (SUBATECH), Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), NEWS-G, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Phys.Rev.D
Phys.Rev.D, 2019, 99 (10), pp.102003. ⟨10.1103/PhysRevD.99.102003⟩
Physical Review D
Physical Review D, 2019, 99 (10), pp.102003. ⟨10.1103/PhysRevD.99.102003⟩
Physical Review D, American Physical Society, 2019, 99 (10), pp.102003. ⟨10.1103/PhysRevD.99.102003⟩
ISSN: 1550-7998
1550-2368
Popis: International audience; Spherical proportional counters (SPCs) are a novel gaseous detector technology employed by the NEWS-G low-mass dark matter search experiment for their high sensitivity to single electrons from ionization. In this paper, we report on the first characterization of the single electron response of SPCs with unprecedented precision, using a UV-laser calibration system. The experimental approach and analysis methodology are presented along with various direct applications for the upcoming next phase of the experiment at SNOLAB. These include the continuous monitoring of the detector response and electron drift properties during dark matter search runs, as well as the experimental measurement of the trigger threshold efficiency. We measure a mean ionization energy of W=27.6±0.2 eV in Ne+CH4 (2%) for 2.8 keV x-rays, and demonstrate the feasibility of performing similar precision measurements at sub-keV energies for future gas mixtures to be used for dark matter searches at SNOLAB.
Databáze: OpenAIRE
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