The XENON1T experiment searches for dark matter particles through their scattering off xenon atoms in a 2 metric ton liquid xenon target. The detector is a dual-phase time projection chamber, which measures simultaneously the scintillation and ionization signals produced by interactions in target volume, to reconstruct energy and position, as well as the type of the interaction. The background rate in the central volume of XENON1T detector is the lowest achieved so far with a liquid xenon-based direct detection experiment. In this work we describe the response model of the detector, the background and signal models, and the statistical inference procedures used in the dark matter searches with a 1 metric ton × year exposure of XENON1T data, that leads to the best limit to date on WIMP-nucleon spin-independent elastic scatter cross section for WIMP masses above 6 GeV=c2.

XENON1T dark matter data analysis: Signal and background models and statistical inference / Aprile E.; Aalbers J.; Agostini F.; Alfonsi M.; Althueser L.; Amaro F.D.; Antochi V.C.; Arneodo F.; Baudis L.; Bauermeister B.; Benabderrahmane M.L.; Berger T.; Breur P.A.; Brown A.; Brown E.; Bruenner S.; Bruno G.; Budnik R.; Capelli C.; Cardoso J.M.R.; Cichon D.; Coderre D.; Colijn A.P.; Conrad J.; Cussonneau J.P.; Decowski M.P.; De Perio P.; Di Gangi P.; Di Giovanni A.; Diglio S.; Elykov A.; Eurin G.; Fei J.; Ferella A.D.; Fieguth A.; Fulgione W.; Gallo Rosso A.; Galloway M.; Gao F.; Garbini M.; Grandi L.; Greene Z.; Hasterok C.; Hogenbirk E.; Howlett J.; Iacovacci M.; Itay R.; Joerg F.; Kazama S.; Kish A.; Koltman G.; Kopec A.; Landsman H.; Lang R.F.; Levinson L.; Lin Q.; Lindemann S.; Lindner M.; Lombardi F.; Lopes J.A.M.; Lopez Fune E.; Macolino C.; Mahlstedt J.; Manfredini A.; Marignetti F.; Marrodan Undagoitia T.; Masbou J.; Masson D.; Mastroianni S.; Messina M.; Micheneau K.; Miller K.; Molinario A.; Mora K.; Mosbacher Y.; Murra M.; Naganoma J.; Ni K.; Oberlack U.; Odgers K.; Pelssers B.; Peres R.; Piastra F.; Pienaar J.; Pizzella V.; Plante G.; Podviianiuk R.; Qiu H.; Ramirez Garcia D.; Reichard S.; Riedel B.; Rizzo A.; Rocchetti A.; Rupp N.; Dos Santos J.M.F.; Sartorelli G.; Sarcevic N.; Scheibelhut M.; Schindler S.; Schreiner J.; Schulte D.; Schumann M.; Scotto Lavina L.; Selvi M.; Shagin P.; Shockley E.; Silva M.; Simgen H.; Therreau C.; Thers D.; Toschi F.; Trinchero G.; Tunnell C.; Upole N.; Vargas M.; Wack O.; Wang H.; Wang Z.; Wei Y.; Weinheimer C.; Wenz D.; Wittweg C.; Wulf J.; Ye J.; Zhang Y.; Zhu T.; Zopounidis J.P.. - In: PHYSICAL REVIEW D. - ISSN 2470-0010. - ELETTRONICO. - 99:11(2019), pp. 112009.1120091-112009.11200918. [10.1103/PhysRevD.99.112009]

XENON1T dark matter data analysis: Signal and background models and statistical inference

Agostini F.
Membro del Collaboration Group
;
Di Gangi P.
Membro del Collaboration Group
;
Sartorelli G.
Funding Acquisition
;
2019

Abstract

The XENON1T experiment searches for dark matter particles through their scattering off xenon atoms in a 2 metric ton liquid xenon target. The detector is a dual-phase time projection chamber, which measures simultaneously the scintillation and ionization signals produced by interactions in target volume, to reconstruct energy and position, as well as the type of the interaction. The background rate in the central volume of XENON1T detector is the lowest achieved so far with a liquid xenon-based direct detection experiment. In this work we describe the response model of the detector, the background and signal models, and the statistical inference procedures used in the dark matter searches with a 1 metric ton × year exposure of XENON1T data, that leads to the best limit to date on WIMP-nucleon spin-independent elastic scatter cross section for WIMP masses above 6 GeV=c2.
2019
XENON1T dark matter data analysis: Signal and background models and statistical inference / Aprile E.; Aalbers J.; Agostini F.; Alfonsi M.; Althueser L.; Amaro F.D.; Antochi V.C.; Arneodo F.; Baudis L.; Bauermeister B.; Benabderrahmane M.L.; Berger T.; Breur P.A.; Brown A.; Brown E.; Bruenner S.; Bruno G.; Budnik R.; Capelli C.; Cardoso J.M.R.; Cichon D.; Coderre D.; Colijn A.P.; Conrad J.; Cussonneau J.P.; Decowski M.P.; De Perio P.; Di Gangi P.; Di Giovanni A.; Diglio S.; Elykov A.; Eurin G.; Fei J.; Ferella A.D.; Fieguth A.; Fulgione W.; Gallo Rosso A.; Galloway M.; Gao F.; Garbini M.; Grandi L.; Greene Z.; Hasterok C.; Hogenbirk E.; Howlett J.; Iacovacci M.; Itay R.; Joerg F.; Kazama S.; Kish A.; Koltman G.; Kopec A.; Landsman H.; Lang R.F.; Levinson L.; Lin Q.; Lindemann S.; Lindner M.; Lombardi F.; Lopes J.A.M.; Lopez Fune E.; Macolino C.; Mahlstedt J.; Manfredini A.; Marignetti F.; Marrodan Undagoitia T.; Masbou J.; Masson D.; Mastroianni S.; Messina M.; Micheneau K.; Miller K.; Molinario A.; Mora K.; Mosbacher Y.; Murra M.; Naganoma J.; Ni K.; Oberlack U.; Odgers K.; Pelssers B.; Peres R.; Piastra F.; Pienaar J.; Pizzella V.; Plante G.; Podviianiuk R.; Qiu H.; Ramirez Garcia D.; Reichard S.; Riedel B.; Rizzo A.; Rocchetti A.; Rupp N.; Dos Santos J.M.F.; Sartorelli G.; Sarcevic N.; Scheibelhut M.; Schindler S.; Schreiner J.; Schulte D.; Schumann M.; Scotto Lavina L.; Selvi M.; Shagin P.; Shockley E.; Silva M.; Simgen H.; Therreau C.; Thers D.; Toschi F.; Trinchero G.; Tunnell C.; Upole N.; Vargas M.; Wack O.; Wang H.; Wang Z.; Wei Y.; Weinheimer C.; Wenz D.; Wittweg C.; Wulf J.; Ye J.; Zhang Y.; Zhu T.; Zopounidis J.P.. - In: PHYSICAL REVIEW D. - ISSN 2470-0010. - ELETTRONICO. - 99:11(2019), pp. 112009.1120091-112009.11200918. [10.1103/PhysRevD.99.112009]
Aprile E.; Aalbers J.; Agostini F.; Alfonsi M.; Althueser L.; Amaro F.D.; Antochi V.C.; Arneodo F.; Baudis L.; Bauermeister B.; Benabderrahmane M.L.; Berger T.; Breur P.A.; Brown A.; Brown E.; Bruenner S.; Bruno G.; Budnik R.; Capelli C.; Cardoso J.M.R.; Cichon D.; Coderre D.; Colijn A.P.; Conrad J.; Cussonneau J.P.; Decowski M.P.; De Perio P.; Di Gangi P.; Di Giovanni A.; Diglio S.; Elykov A.; Eurin G.; Fei J.; Ferella A.D.; Fieguth A.; Fulgione W.; Gallo Rosso A.; Galloway M.; Gao F.; Garbini M.; Grandi L.; Greene Z.; Hasterok C.; Hogenbirk E.; Howlett J.; Iacovacci M.; Itay R.; Joerg F.; Kazama S.; Kish A.; Koltman G.; Kopec A.; Landsman H.; Lang R.F.; Levinson L.; Lin Q.; Lindemann S.; Lindner M.; Lombardi F.; Lopes J.A.M.; Lopez Fune E.; Macolino C.; Mahlstedt J.; Manfredini A.; Marignetti F.; Marrodan Undagoitia T.; Masbou J.; Masson D.; Mastroianni S.; Messina M.; Micheneau K.; Miller K.; Molinario A.; Mora K.; Mosbacher Y.; Murra M.; Naganoma J.; Ni K.; Oberlack U.; Odgers K.; Pelssers B.; Peres R.; Piastra F.; Pienaar J.; Pizzella V.; Plante G.; Podviianiuk R.; Qiu H.; Ramirez Garcia D.; Reichard S.; Riedel B.; Rizzo A.; Rocchetti A.; Rupp N.; Dos Santos J.M.F.; Sartorelli G.; Sarcevic N.; Scheibelhut M.; Schindler S.; Schreiner J.; Schulte D.; Schumann M.; Scotto Lavina L.; Selvi M.; Shagin P.; Shockley E.; Silva M.; Simgen H.; Therreau C.; Thers D.; Toschi F.; Trinchero G.; Tunnell C.; Upole N.; Vargas M.; Wack O.; Wang H.; Wang Z.; Wei Y.; Weinheimer C.; Wenz D.; Wittweg C.; Wulf J.; Ye J.; Zhang Y.; Zhu T.; Zopounidis J.P.
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