Cryogenic characterization of a LiAlO2 crystal and new results on spin-dependent dark matter interactions with ordinary matter: CRESST Collaboration
Artikel i vetenskaplig tidskrift, 2020
In this work, a first cryogenic characterization of a scintillating LiAlO2 single crystal is presented. The results achieved show that this material holds great potential as a target for direct dark matter search experiments. Three different detector modules obtained from one crystal grown at the Leibniz-Institut fur Kristallzuchtung (IKZ) have been tested to study different properties at cryogenic temperatures. Firstly, two 2.8 g twin crystals were used to build different detector modules which were operated in an above-ground laboratory at the Max Planck Institute for Physics (MPP) in Munich, Germany. The first detector module was used to study the scintillation properties of LiAlO2 at cryogenic temperatures. The second achieved an energy threshold of (213.02 +/- 1.48) eV which allows setting a competitive limit on the spin-dependent dark matter particle-proton scattering cross section for dark matter particle masses between 350 MeV/c2 and 1.50 GeV/c2. Secondly, a detector module with a 373 g LiAlO2 crystal as the main absorber was tested in an underground facility at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS): from this measurement it was possible to determine the radiopurity of the crystal and study the feasibility of using this material as a neutron flux monitor for low-background experiments.
Dark matter
Lithium
Neutrons
Cryogenics
Spin-dependent
Författare
A. H. Abdelhameed
Max-Planck-Gesellschaft
G. Angloher
Max-Planck-Gesellschaft
P. Bauer
Max-Planck-Gesellschaft
A. Bento
Max-Planck-Gesellschaft
Universidade de Coimbra
E. Bertoldo
Max-Planck-Gesellschaft
R. Breier
Univerzita Komenskeho v Bratislave
C. Bucci
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
L. Canonica
Max-Planck-Gesellschaft
A. D'Addabbo
Gran Sasso Science Institute (GSSI)
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
S. Di Lorenzo
Gran Sasso Science Institute (GSSI)
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
A. Erb
Technische Universität München
Walther-Meissner-Institut für Tieftemperaturforschung
F. V. Feilitzsch
Technische Universität München
N. Ferreiro Iachellini
Max-Planck-Gesellschaft
S. Fichtinger
Österreichische Akademie der Wissenschaften
D. Fuchs
Max-Planck-Gesellschaft
A. Fuss
Österreichische Akademie der Wissenschaften
Technische Universität Wien
V. M. Ghete
Technische Universität Wien
Österreichische Akademie der Wissenschaften
A. Garai
Max-Planck-Gesellschaft
P. Gorla
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
D. Hauff
Max-Planck-Gesellschaft
M. Jeskovsky
Univerzita Komenskeho v Bratislave
J. Jochum
Universität Tübingen
J. Kaizer
Univerzita Komenskeho v Bratislave
M. Kaznacheeva
Technische Universität München
A. Kinast
Technische Universität München
H. Kluck
Österreichische Akademie der Wissenschaften
Technische Universität Wien
H. Kraus
University of Oxford
A. Langenkaemper
Technische Universität München
M. Mancuso
Max-Planck-Gesellschaft
V. Mokina
Österreichische Akademie der Wissenschaften
E. Mondragon
Technische Universität München
M. Olmi
Gran Sasso Science Institute (GSSI)
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
T. Ortmann
Technische Universität München
C. Pagliarone
Universita di Cassino e del Lazio Meridionale
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
V. Palusova
Univerzita Komenskeho v Bratislave
L. Pattavina
Technische Universität München
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
F. Petricca
Max-Planck-Gesellschaft
W. Potzel
Technische Universität München
P. Povinec
Univerzita Komenskeho v Bratislave
F. Proebst
Max-Planck-Gesellschaft
F. Reindl
Technische Universität Wien
Österreichische Akademie der Wissenschaften
J. Rothe
Max-Planck-Gesellschaft
K. Schaeffner
Max-Planck-Gesellschaft
J. Schieck
Österreichische Akademie der Wissenschaften
Technische Universität Wien
V. Schipperges
Universität Tübingen
D. Schmiedmayer
Österreichische Akademie der Wissenschaften
Technische Universität Wien
S. Schoenert
Technische Universität München
C. Schwertner
Österreichische Akademie der Wissenschaften
Technische Universität Wien
M. Stahlberg
Max-Planck-Gesellschaft
L. Stodolsky
Max-Planck-Gesellschaft
C. Strandhagen
Universität Tübingen
R. Strauss
Technische Universität München
I. Usherov
Universität Tübingen
F. Wagner
Technische Universität Wien
Österreichische Akademie der Wissenschaften
M. Willers
Technische Universität München
Vanessa Zema
Chalmers, Fysik, Subatomär fysik och plasmafysik
J. Zeman
Univerzita Komenskeho v Bratislave
M. Bruetzam
Leibniz-Gemeinschaft
S. Ganschow
Leibniz-Gemeinschaft
European Physical Journal C
1434-6044 (ISSN) 1434-6052 (eISSN)
Vol. 80 9 834Ämneskategorier (SSIF 2011)
Acceleratorfysik och instrumentering
Subatomär fysik
Annan materialteknik
DOI
10.1140/epjc/s10052-020-8329-4