English
Related papers

Related papers: Cosmic-ray boosted dark matter in Xe-based direct …

200 papers

Light sub-GeV halo dark matter (DM) particles up-scattered by high-energy cosmic-rays (CRs) (referred to as CRDM) can be energetic and become detectable by conventional DM direct detection experiments. We perform a refined analysis on the…

High Energy Physics - Phenomenology · Physics 2022-02-28 Chen Xia , Yan-Hao Xu , Yu-Feng Zhou

We present searches for light dark matter (DM) with masses 3-9 GeV/$c^2$ in the presence of coherent elastic neutrino-nucleus scattering (CE$\nu$NS) from $^{8}$B solar neutrinos with the LUX-ZEPLIN experiment. This analysis uses a 5.7…

High Energy Physics - Experiment · Physics 2025-12-24 D. S. Akerib , A. K. Al Musalhi , F. Alder , B. J. Almquist , C. S. Amarasinghe , A. Ames , T. J. Anderson , N. Angelides , H. M. Araújo , J. E. Armstrong , M. Arthurs , A. Baker , S. Balashov , J. Bang , J. W. Bargemann , E. E. Barillier , D. Bauer , K. Beattie , A. Bhatti , T. P. Biesiadzinski , H. J. Birch , E. Bishop , G. M. Blockinger , C. A. J. Brew , P. Brás , S. Burdin , M. C. Carmona-Benitez , M. Carter , A. Chawla , H. Chen , Y. T. Chin , N. I. Chott , S. Contreras , M. V. Converse , R. Coronel , A. Cottle , G. Cox , D. Curran , C. E. Dahl , I. Darlington , S. Dave , A. David , J. Delgaudio , S. Dey , L. de Viveiros , L. Di Felice , C. Ding , J. E. Y. Dobson , E. Druszkiewicz , S. Dubey , C. L. Dunbar , S. R. Eriksen , S. Fayer , N. M. Fearon , N. Fieldhouse , S. Fiorucci , H. Flaecher , E. D. Fraser , T. M. A. Fruth , P. W. Gaemers , R. J. Gaitskell , A. Geffre , J. Genovesi , C. Ghag , J. Ghamsari , A. Ghosh , S. Ghosh , R. Gibbons , S. Gokhale , J. Green , M. G. D. van der Grinten , J. J. Haiston , C. R. Hall , T. Hall , R. H Hampp , S. J. Haselschwardt , M. A. Hernandez , S. A. Hertel , G. J. Homenides , M. Horn , D. Q. Huang , D. Hunt , E. Jacquet , R. S. James , K. Jenkins , A. C. Kaboth , A. C. Kamaha , M. K. Kannichankandy , D. Khaitan , A. Khazov , J. Kim , Y. D. Kim , D. Kodroff , E. V. Korolkova , H. Kraus , S. Kravitz , L. Kreczko , V. A. Kudryavtsev , C. Lawes , D. S. Leonard , K. T. Lesko , C. Levy , J. Lin , A. Lindote , W. H. Lippincott , J. Long , M. I. Lopes , W. Lorenzon , C. Lu , S. Luitz , W. Ma , V. Mahajan , P. A. Majewski , A. Manalaysay , R. L. Mannino , R. J. Matheson , C. Maupin , M. E. McCarthy , D. N. McKinsey , J. McLaughlin , J. B. McLaughlin , R. McMonigle , B. Mitra , E. Mizrachi , M. E. Monzani , K. Morå , E. Morrison , B. J. Mount , M. Murdy , A. St. J. Murphy , H. N. Nelson , F. Neves , A. Nguyen , C. L. O'Brien , F. H. O'Shea , I. Olcina , K. C. Oliver-Mallory , J. Orpwood , K. Y Oyulmaz , K. J. Palladino , N. J. Pannifer , N. Parveen , S. J. Patton , B. Penning , G. Pereira , E. Perry , T. Pershing , A. Piepke , S. S. Poudel , Y. Qie , J. Reichenbacher , C. A. Rhyne , G. R. C. Rischbieter , E. Ritchey , H. S. Riyat , R. Rosero , N. J. Rowe , T. Rushton , D. Rynders , S. Saltão , D. Santone , I. Sargeant , A. B. M. R. Sazzad , R. W. Schnee , G. Sehr , B. Shafer , S. Shaw , W. Sherman , K. Shi , T. Shutt , C. Silva , G. Sinev , J. Siniscalco , A. M. Slivar , R. Smith , V. N. Solovov , P. Sorensen , J. Soria , T. J. Sumner , A. Swain , M. Szydagis , D. R. Tiedt , M. Timalsina , D. R. Tovey , J. Tranter , M. Trask , K. Trengove , M. Tripathi , A. Usón , A. C. Vaitkus , O. Valentino , V. Velan , A. Wang , J. J. Wang , Y. Wang , L. Weeldreyer , T. J. Whitis , K. Wild , M. Williams , J. Winnicki , L. Wolf , F. L. H. Wolfs , S. Woodford , D. Woodward , C. J. Wright , Q. Xia , J. Xu , Y. Xu , M. Yeh , D. Yeum , J. Young , W. Zha , H. Zhang , T. Zhang , Y. Zhou

We report results of a search for nuclear recoils induced by weakly interacting massive particle (WIMP) dark matter using the LUX-ZEPLIN (LZ) two-phase xenon time projection chamber. This analysis uses a total exposure of $4.2\pm0.1$…

High Energy Physics - Experiment · Physics 2025-07-10 J. Aalbers , D. S. Akerib , A. K. Al Musalhi , F. Alder , C. S. Amarasinghe , A. Ames , T. J. Anderson , N. Angelides , H. M. Araújo , J. E. Armstrong , M. Arthurs , A. Baker , S. Balashov , J. Bang , J. W. Bargemann , E. E. Barillier , D. Bauer , K. Beattie , T. Benson , A. Bhatti , A. Biekert , T. P. Biesiadzinski , H. J. Birch , E. Bishop , G. M. Blockinger , B. Boxer , C. A. J. Brew , P. Brás , S. Burdin , M. Buuck , M. C. Carmona-Benitez , M. Carter , A. Chawla , H. Chen , J. J. Cherwinka , Y. T. Chin , N. I. Chott , M. V. Converse , R. Coronel , A. Cottle , G. Cox , D. Curran , C. E. Dahl , I. Darlington , S. Dave , A. David , J. Delgaudio , S. Dey , L. de Viveiros , L. Di Felice , C. Ding , J. E. Y. Dobson , E. Druszkiewicz , S. Dubey , S. R. Eriksen , A. Fan , S. Fayer , N. M. Fearon , N. Fieldhouse , S. Fiorucci , H. Flaecher , E. D. Fraser , T. M. A. Fruth , R. J. Gaitskell , A. Geffre , J. Genovesi , C. Ghag , A. Ghosh , R. Gibbons , S. Gokhale , J. Green , M. G. D. van der Grinten , J. J. Haiston , C. R. Hall , T. J. Hall , S. Han , E. Hartigan-O'Connor , S. J. Haselschwardt , M. A. Hernandez , S. A. Hertel , G. Heuermann , G. J. Homenides , M. Horn , D. Q. Huang , D. Hunt , E. Jacquet , R. S. James , J. Johnson , A. C. Kaboth , A. C. Kamaha , Meghna K. K. , D. Khaitan , A. Khazov , I. Khurana , J. Kim , Y. D. Kim , J. Kingston , R. Kirk , D. Kodroff , L. Korley , E. V. Korolkova , H. Kraus , S. Kravitz , L. Kreczko , V. A. Kudryavtsev , C. Lawes , D. S. Leonard , K. T. Lesko , C. Levy , J. Lin , A. Lindote , W. H. Lippincott , M. I. Lopes , W. Lorenzon , C. Lu , S. Luitz , P. A. Majewski , A. Manalaysay , R. L. Mannino , C. Maupin , M. E. McCarthy , G. McDowell , D. N. McKinsey , J. McLaughlin , J. B. McLaughlin , R. McMonigle , E. Mizrachi , A. Monte , M. E. Monzani , J. D. Morales Mendoza , E. Morrison , B. J. Mount , M. Murdy , A. St. J. Murphy , A. Naylor , H. N. Nelson , F. Neves , A. Nguyen , C. L. O'Brien , I. Olcina , K. C. Oliver-Mallory , J. Orpwood , K. Y Oyulmaz , K. J. Palladino , J. Palmer , N. J. Pannifer , N. Parveen , S. J. Patton , B. Penning , G. Pereira , E. Perry , T. Pershing , A. Piepke , Y. Qie , J. Reichenbacher , C. A. Rhyne , A. Richards , Q. Riffard , G. R. C. Rischbieter , E. Ritchey , H. S. Riyat , R. Rosero , T. Rushton , D. Rynders , D. Santone , A. B. M. R. Sazzad , R. W. Schnee , G. Sehr , B. Shafer , S. Shaw , T. Shutt , J. J. Silk , C. Silva , G. Sinev , J. Siniscalco , R. Smith , V. N. Solovov , P. Sorensen , J. Soria , I. Stancu , A. Stevens , K. Stifter , B. Suerfu , T. J. Sumner , M. Szydagis , D. R. Tiedt , M. Timalsina , Z. Tong , D. R. Tovey , J. Tranter , M. Trask , M. Tripathi , A. Usón , A. Vacheret , A. C. Vaitkus , O. Valentino , V. Velan , A. Wang , J. J. Wang , Y. Wang , J. R. Watson , L. Weeldreyer , T. J. Whitis , K. Wild , M. Williams , W. J. Wisniewski , L. Wolf , F. L. H. Wolfs , S. Woodford , D. Woodward , C. J. Wright , Q. Xia , J. Xu , Y. Xu , M. Yeh , D. Yeum , W. Zha , E. A. Zweig

For the light relativistic dark matter (DM) boosted by high energy cosmic ray, its scattering cross section with the nucleon is sensitively dependent on the momentum-transfer and such an dependence is caused by the mediator in the…

High Energy Physics - Phenomenology · Physics 2023-09-04 Wenyu Wang , Wu-Long Xu , Jin Min Yang , Rui Zhu

We point out a new type of diurnal effect for the cosmic ray boosted dark matter (DM). The DM-nucleon interactions not only allow the direct detection of DM with nuclear recoils, but also allow cosmic rays to scatter with and boost the…

High Energy Physics - Phenomenology · Physics 2021-03-17 Shao-Feng Ge , Jiang-Lai Liu , Qiang Yuan , Ning Zhou

Recent results from several direct detection experiments have imposed severe constraints on the multi-GeV mass window for various dark matter (DM) models. However, many of these experiments are not sensitive to MeV scale DM as the…

High Energy Physics - Phenomenology · Physics 2019-08-14 Debajyoti Choudhury , Divya Sachdeva

Despite strong evidence for the existence of large amounts of dark matter (DM) in our Universe, there is no direct indication of its presence in our own solar system. All estimates of the local DM density rely on extrapolating results on…

High Energy Physics - Phenomenology · Physics 2021-12-23 Bradley J. Kavanagh , Timon Emken , Riccardo Catena

Diffuse neutrinos from past supernovae in the Universe present us with a unique opportunity to test dark matter (DM) interactions. These neutrinos can scatter and boost the DM particles in the Milky Way halo to relativistic energies…

High Energy Physics - Phenomenology · Physics 2025-01-24 Anirban Das , Tim Herbermann , Manibrata Sen , Volodymyr Takhistov

Due to shielding, direct detection experiments are in some cases insensitive to dark matter candidates with very large scattering cross sections with nucleons. In this paper, we revisit this class of models, and derive a simple analytic…

High Energy Physics - Phenomenology · Physics 2018-06-13 Dan Hooper , Samuel D. McDermott

The LUX-ZEPLIN (LZ) experiment aims to detect rare interactions between dark matter particles and xenon. Although the detector is designed to be the most sensitive to GeV/$c^2$--TeV/$c^2$ Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs), it is…

Instrumentation and Detectors · Physics 2026-03-20 D. S. Akerib , A. K. Al Musalhi , F. Alder , B. J. Almquist , C. S. Amarasinghe , A. Ames , T. J. Anderson , N. Angelides , H. M. Araújo , J. E. Armstrong , M. Arthurs , A. Baker , S. Balashov , J. Bang , J. W. Bargemann , E. E. Barillier , K. Beattie , T. Benson , A. Bhatti , T. P. Biesiadzinski , H. J. Birch , E. Bishop , G. M. Blockinger , B. Boxer , C. A. J. Brew , P. Brás , S. Burdin , M. C. Carmona-Benitez , M. Carter , A. Chawla , H. Chen , Y. T. Chin , N. I. Chott , S. Contreras , M. V. Converse , R. Coronel , A. Cottle , G. Cox , D. Curran , C. E. Dahl , I. Darlington , S. Dave , A. David , J. Delgaudio , S. Dey , L. de Viveiros , L. Di Felice , C. Ding , J. E. Y. Dobson , E. Druszkiewicz , S. Dubey , C. L. Dunbar , S. R. Eriksen , A. Fan , N. M. Fearon , N. Fieldhouse , S. Fiorucci , H. Flaecher , E. D. Fraser , T. M. A. Fruth , R. J. Gaitskell , A. Geffre , J. Genovesi , C. Ghag , A. Ghosh , S. Ghosh , R. Gibbons , S. Gokhale , J. Green , M. G. D. van der Grinten , J. J. Haiston , C. R. Hall , T. Hall , S. J. Haselschwardt , M. A. Hernandez , S. A. Hertel , G. J. Homenides , M. Horn , D. Q. Huang , D. Hunt , E. Jacquet , R. S. James , K. Jenkins , A. C. Kaboth , A. C. Kamaha , M. K. Kannichankandy , D. Khaitan , A. Khazov , J. Kim , Y. D. Kim , J. Kingston , D. Kodroff , E. V. Korolkova , H. Kraus , S. Kravitz , L. Kreczko , V. A. Kudryavtsev , C. Lawes , D. S. Leonard , K. T. Lesko , C. Levy , J. Lin , A. Lindote , W. H. Lippincott , J. Long , M. I. Lopes , W. Lorenzon , C. Lu , S. Luitz , P. A. Majewski , A. Manalaysay , R. L. Mannino , C. Maupin , M. E. McCarthy , D. N. McKinsey , J. McLaughlin , J. B. McLaughlin , R. McMonigle , B. Mitra , E. Mizrachi , M. E. Monzani , E. Morrison , B. J. Mount , M. Murdy , A. St. J. Murphy , H. N. Nelson , F. Neves , A. Nguyen , C. L. O'Brien , F. H. O'Shea , I. Olcina , K. C. Oliver-Mallory , J. Orpwood , K. Y Oyulmaz , K. J. Palladino , N. J. Pannifer , N. Parveen , S. J. Patton , B. Penning , G. Pereira , E. Perry , T. Pershing , A. Piepke , S. S. Poudel , Y. Qie , J. Reichenbacher , C. A. Rhyne , G. R. C. Rischbieter , E. Ritchey , H. S. Riyat , R. Rosero , T. Rushton , D. Rynders , S. Saltão , D. Santone , A. B. M. R. Sazzad , R. W. Schnee , G. Sehr , B. Shafer , S. Shaw , K. Shi , T. Shutt , C. Silva , G. Sinev , J. Siniscalco , A. M. Slivar , R. Smith , V. N. Solovov , P. Sorensen , J. Soria , A. Stevens , T. J. Sumner , A. Swain , M. Szydagis , D. R. Tiedt , M. Timalsina , Z. Tong , D. R. Tovey , J. Tranter , M. Trask , K. Trengove , M. Tripathi , A. Usón , A. C. Vaitkus , O. Valentino , V. Velan , A. Wang , J. J. Wang , Y. Wang , L. Weeldreyer , T. J. Whitis , K. Wild , M. Williams , J. Winnicki , L. Wolf , F. L. H. Wolfs , S. Woodford , D. Woodward , C. J. Wright , Q. Xia , J. Xu , Y. Xu , M. Yeh , D. Yeum , W. Zha , H. Zhang , T. Zhang

The search for the absorption of fermionic dark matter (DM) on electron is hindered by a partial or complete loss of sensitivity for the mass of DM ($m_\chi$) below $\mathcal{O} (10)$ keV. We introduce a novel search using a small but…

High Energy Physics - Phenomenology · Physics 2025-02-24 X. P. Geng , B. Zhong , Z. H. Zhang

The scattering of dark matter (DM) particles with sub-GeV masses off nuclei is difficult to detect using liquid xenon-based DM search instruments because the energy transfer during nuclear recoils is smaller than the typical detector…

Direct detection of light dark matter can be significantly enhanced by up-scattering of dark matter with energetic particles in the cosmic ambient. This boosted dark matter flux can reach kinetic energies up to tens of MeV, while the…

High Energy Physics - Phenomenology · Physics 2025-03-18 Dilip Kumar Ghosh , Tushar Gupta , Matti Heikinheimo , Katri Huitu , Sk Jeesun

The LUX-ZEPLIN (LZ) experiment is a dark matter detector centered on a dual-phase xenon time projection chamber. We report searches for new physics appearing through few-keV-scale electron recoils, using the experiment's first exposure of…

High Energy Physics - Experiment · Physics 2024-06-06 The LZ Collaboration , J. Aalbers , D. S. Akerib , A. K. Al Musalhi , F. Alder , C. S. Amarasinghe , A. Ames , T. J. Anderson , N. Angelides , H. M. Araújo , J. E. Armstrong , M. Arthurs , A. Baker , S. Balashov , J. Bang , J. W. Bargemann , A. Baxter , K. Beattie , P. Beltrame , T. Benson , A. Bhatti , A. Biekert , T. P. Biesiadzinski , H. J. Birch , G. M. Blockinger , B. Boxer , C. A. J. Brew , P. Brás , S. Burdin , M. Buuck , M. C. Carmona-Benitez , C. Chan , A. Chawla , H. Chen , J. J. Cherwinka , N. I. Chott , M. V. Converse , A. Cottle , G. Cox , D. Curran , C. E. Dahl , A. David , J. Delgaudio , S. Dey , L. de Viveiros , C. Ding , J. E. Y. Dobson , E. Druszkiewicz , S. R. Eriksen , A. Fan , N. M. Fearon , S. Fiorucci , H. Flaecher , E. D. Fraser , T. M. A. Fruth , R. J. Gaitskell , A. Geffre , J. Genovesi , C. Ghag , R. Gibbons , S. Gokhale , J. Green , M. G. D. van der Grinten , C. R. Hall , S. Han , E. Hartigan-O'Connor , S. J. Haselschwardt , D. Q. Huang , S. A. Hertel , G. Heuermann , M. Horn , D. Hunt , C. M. Ignarra , O. Jahangir , R. S. James , J. Johnson , A. C. Kaboth , A. C. Kamaha , D. Khaitan , A. Khazov , I. Khurana , J. Kim , J. Kingston , R. Kirk , D. Kodroff , L. Korley , E. V. Korolkova , H. Kraus , S. Kravitz , L. Kreczko , B. Krikler , V. A. Kudryavtsev , E. A. Leason , J. Lee , D. S. Leonard , K. T. Lesko , C. Levy , J. Lin , A. Lindote , R. Linehan , W. H. Lippincott , X. Liu , M. I. Lopes , E. Lopez Asamar , W. Lorenzon , C. Lu , D. Lucero , S. Luitz , P. A. Majewski , A. Manalaysay , R. L. Mannino , C. Maupin , M. E. McCarthy , G. McDowell , D. N. McKinsey , J. McLaughlin , E. H. Miller , E. Mizrachi , A. Monte , M. E. Monzani , J. D. Morales Mendoza , E. Morrison , B. J. Mount , M. Murdy , A. St. J. Murphy , D. Naim , A. Naylor , C. Nedlik , H. N. Nelson , F. Neves , A. Nguyen , J. A. Nikoleyczik , I. Olcina , K. C. Oliver-Mallory , J. Orpwood , K. J. Palladino , J. Palmer , N. Parveen , S. J. Patton , B. Penning , G. Pereira , E. Perry , T. Pershing , A. Piepke , S. Poudel , Y. Qie , J. Reichenbacher , C. A. Rhyne , Q. Riffard , G. R. C. Rischbieter , H. S. Riyat , R. Rosero , T. Rushton , D. Rynders , D. Santone , A. B. M. R. Sazzad , R. W. Schnee , S. Shaw , T. Shutt , J. J. Silk , C. Silva , G. Sinev , R. Smith , V. N. Solovov , P. Sorensen , J. Soria , I. Stancu , A. Stevens , K. Stifter , B. Suerfu , T. J. Sumner , M. Szydagis , W. C. Taylor , D. J. Temples , D. R. Tiedt , M. Timalsina , Z. Tong , D. R. Tovey , J. Tranter , M. Trask , M. Tripathi , D. R. Tronstad , W. Turner , A. Vacheret , A. C. Vaitkus , A. Wang , J. J. Wang , Y. Wang , J. R. Watson , R. C. Webb , L. Weeldreyer , T. J. Whitis , M. Williams , W. J. Wisniewski , F. L. H. Wolfs , S. Woodford , D. Woodward , C. J. Wright , Q. Xia , X. Xiang , J. Xu , M. Yeh , E. A. Zweig

Several direct detection experiments, including recently CDMS-II, have reported signals consistent with 5 to 10 GeV dark matter (DM) that appear to be in tension with null results from XENON and LUX experiments; these indicate a careful…

Cosmology and Nongalactic Astrophysics · Physics 2014-03-10 Yao-Yuan Mao , Louis E. Strigari , Risa H. Wechsler

Dual-phase xenon time projection chambers achieve optimal sensitivity for dark matter in the 10 to 1000 GeV/c$^2$ mass range, but sub-GeV dark matter particles lack sufficient energy to produce nuclear recoils above detection thresholds in…

High Energy Astrophysical Phenomena · Physics 2026-01-05 Erin Barillier , Laura Manenti , Knut Mora , Paolo Padovani , Isaac Sarnoff , Yongheng Xu , Bjorn Penning , Francesco Arneodo

Recent results from direct detection experiments (Dama, CoGeNT), though subject to debate, seem to point toward a low mass (few GeV) dark matter (DM) particle. However, low mass DM candidates are not easily achieved in the MSSM nor NMSSM.…

High Energy Physics - Phenomenology · Physics 2011-06-13 Timur Delahaye , David Cerdeño , Julien Lavalle

We study the possibility to directly detect the boosted dark matter generated from the scatterings with high energetic cosmic particles such as protons and electrons. As a concrete example, we consider the sub-GeV dark matter mediated by a…

High Energy Physics - Phenomenology · Physics 2020-11-18 Wonsub Cho , Ki-Young Choi , Seong Moon Yoo