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The XENONnT experiment searches for weakly interacting massive particle (WIMP) dark matter scattering off a xenon nucleus. In particular, XENONnT uses a dual-phase time projection chamber with a 5.9-ton liquid xenon target, detecting both scintillation and ionization signals to reconstruct the energy, position, and type of recoil. A blind search for nuclear recoil WIMPs with an exposure of 1.1 ton-years (4.18 t fiducial mass) yielded no signal excess over background expectations, from which competitive exclusion limits were derived on WIMP-nucleon elastic scatter cross sections, for WIMP masses ranging from 6 GeV/c2 up to the TeV/c2 scale. This work details the modeling and statistical methods employed in this search. By means of calibration data, we model the detector response, which is then used to derive background and signal models. The construction and validation of these models is discussed, alongside additional purely data-driven backgrounds. We also describe the statistical inference framework, including the definition of the likelihood function and the construction of confidence intervals.
XENONnT WIMP search: Signal and background modeling and statistical inference / Aprile, E., Aalbers, J., Abe, K., Ahmed Maouloud, S., Althueser, L., Andrieu, B., Angelino, E., Anton Martin, D., Arneodo, F., Baudis, L., Bazyk, M., Bellagamba, L., Biondi, R., Bismark, A., Boese, K., Brown, A., Bruno, G., Budnik, R., Cardoso, J.M.R., Cimental Chavez, A.P., et al.. - In: PHYSICAL REVIEW D. - ISSN 2470-0010. - 111:10(2025). [10.1103/PhysRevD.111.103040]
XENONnT WIMP search: Signal and background modeling and statistical inference
Aprile E.;Aalbers J.;Abe K.;Ahmed Maouloud S.;Althueser L.;Andrieu B.;Angelino E.;Anton Martin D.;Arneodo F.;Baudis L.;Bazyk M.;Bellagamba L.;Biondi R.;Bismark A.;Boese K.;Brown A.;Bruno G.;Budnik R.;Cardoso J. M. R.;Cimental Chavez A. P.;Colijn A. P.;Conrad J.;Cuenca-Garcia J. J.;D'andrea V.;Daniel Garcia L. C.;Decowski M. P.;Di Donato C.;Di Gangi P.;Diglio S.;Eitel K.;Elykov A.;Ferella A. D.;Ferrari C.;Fischer H.;Flehmke T.;Flierman M.;Fulgione W.;Fuselli C.;Gaemers P.;Gaior R.;Galloway M.;Gao F.;Ghosh S.;Giacomobono R.;Glade-Beucke R.;Grandi L.;Grigat J.;Guan H.;Guida M.;Gyorgy P.;Hammann R.;Higuera A.;Hils C.;Hoetzsch L.;Hood N. F.;Iacovacci M.;Itow Y.;Jakob J.;Joerg F.;Kaminaga Y.;Kara M.;Kavrigin P.;Kazama S.;Kobayashi M.;Kopec A.;Kuger F.;Landsman H.;Lang R. F.;Levinson L.;Li I.;Li S.;Liang S.;Lin Y. -T.;Lindemann S.;Lindner M.;Liu K.;Loizeau J.;Lombardi F.;Long J.;Lopes J. A. M.;Luce T.;Ma Y.;Macolino C.;Mahlstedt J.;Mancuso A.;Manenti L.;Marignetti F.;Marrodan Undagoitia T.;Martens K.;Masbou J.;Masson E.;Mastroianni S.;Melchiorre A.;Messina M.;Michael A.;Miuchi K.;Molinario A.;Moriyama S.;Mora K.;Mosbacher Y.;Murra M.;Muller J.;Ni K.;Oberlack U.;Paetsch B.;Pan Y.;Pellegrini Q.;Peres R.;Peters C.;Pienaar J.;Pierre M.;Plante G.;Pollmann T. R.;Principe L.;Qi J.;Qin J.;Ramirez Garcia D.;Rajado M.;Singh R.;Sanchez L.;Dos Santos J. M. F.;Sarnoff I.;Sartorelli G.;Schreiner J.;Schulte D.;Schulte P.;Schulze Eissing H.;Schumann M.;Scotto Lavina L.;Selvi M.;Semeria F.;Shagin P.;Shi S.;Shi J.;Silva M.;Simgen H.;Takeda A.;Tan P. -L.;Terliuk A.;Thers D.;Toschi F.;Trinchero G.;Tunnell C. D.;Tonnies F.;Valerius K.;Vecchi S.;Vetter S.;Villazon Solar F. I.;Volta G.;Weinheimer C.;Weiss M.;Wenz D.;Wittweg C.;Wu V. H. S.;Xing Y.;Xu D.;Xu Z.;Yamashita M.;Yang L.;Ye J.;Yuan L.;Zavattini G.;Zhong M.;Hammann R.;Ramirez Garcia D.
2025
Abstract
The XENONnT experiment searches for weakly interacting massive particle (WIMP) dark matter scattering off a xenon nucleus. In particular, XENONnT uses a dual-phase time projection chamber with a 5.9-ton liquid xenon target, detecting both scintillation and ionization signals to reconstruct the energy, position, and type of recoil. A blind search for nuclear recoil WIMPs with an exposure of 1.1 ton-years (4.18 t fiducial mass) yielded no signal excess over background expectations, from which competitive exclusion limits were derived on WIMP-nucleon elastic scatter cross sections, for WIMP masses ranging from 6 GeV/c2 up to the TeV/c2 scale. This work details the modeling and statistical methods employed in this search. By means of calibration data, we model the detector response, which is then used to derive background and signal models. The construction and validation of these models is discussed, alongside additional purely data-driven backgrounds. We also describe the statistical inference framework, including the definition of the likelihood function and the construction of confidence intervals.
XENONnT WIMP search: Signal and background modeling and statistical inference / Aprile, E., Aalbers, J., Abe, K., Ahmed Maouloud, S., Althueser, L., Andrieu, B., Angelino, E., Anton Martin, D., Arneodo, F., Baudis, L., Bazyk, M., Bellagamba, L., Biondi, R., Bismark, A., Boese, K., Brown, A., Bruno, G., Budnik, R., Cardoso, J.M.R., Cimental Chavez, A.P., et al.. - In: PHYSICAL REVIEW D. - ISSN 2470-0010. - 111:10(2025). [10.1103/PhysRevD.111.103040]
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.