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DEAP-3600 is a liquid-argon scintillation detector looking for dark matter. Scintillation events in the liquid argon (LAr) are registered by 255 photomultiplier tubes (PMTs), and pulseshape discrimination (PSD) is used to suppress electromagnetic background events. The excellent PSD performance of LAr makes it a viable target for dark matter searches, and the LAr scintillation pulseshape discussed here is the basis of PSD. The observed pulseshape is a combination of LAr scintillation physics with detector effects. We present a model for the pulseshape of electromagnetic background events in the energy region of interest for dark matter searches. The model is composed of (a) LAr scintillation physics, including the so-called intermediate component, (b) the time response of the TPB wavelength shifter, including delayed TPB emission at (ms) time-scales, and c) PMT response. TPB is the wavelength shifter of choice in most LAr detectors. We find that approximately 10% of the intensity of the wavelength-shifted light is in a long-lived state of TPB. This causes light from an event to spill into subsequent events to an extent not usually accounted for in the design and data analysis of LAr-based detectors.
The liquid-argon scintillation pulseshape in DEAP-3600 / Adhikari, P.; Ajaj, R.; Araujo, G. R.; Batygov, M.; Beltran, B.; Bina, C. E.; Boulay, M. G.; Broerman, B.; Bueno, J. F.; Butcher, A.; Cai, B.; Cárdenas-Montes, M.; Cavuoti, S.; Chen, Y.; Cleveland, B. T.; Corning, J. M.; Daugherty, S. J.; Di Stefano, P.; Dering, K.; Doria, L.; Duncan, F. A.; Dunford, M.; Erlandson, A.; Fatemighomi, N.; Fiorillo, G.; Flower, A.; Ford, R. J.; Gagnon, R.; Gallacher, D.; Garcés, E. A.; García Abia, P.; Garg, S.; Giampa, P.; Goeldi, D.; Golovko, V. V.; Gorel, P.; Graham, K.; Grant, D. R.; Grobov, A.; Hallin, A. L.; Hamstra, M.; Harvey, P. J.; Hearns, C.; Ilyasov, A.; Joy, A.; Jillings, C. J.; Kamaev, O.; Kaur, G.; Kemp, A.; Kochanek, I.; Kuźniak, M.; Langrock, S.; La Zia, F.; Lehnert, B.; Levashko, N.; Li, X.; Litvinov, O.; Lock, J.; Longo, G.; Machulin, I.; Majewski, P.; Mcdonald, A. B.; Mcelroy, T.; Mcginn, T.; Mclaughlin, J. B.; Mehdiyev, R.; Mielnichuk, C.; Monroe, J.; Nadeau, P.; Nantais, C.; Ng, C.; Noble, A. J.; Oliviéro, G.; Ouellet, C.; Pal, S.; Pasuthip, P.; Peeters, S. J. M.; Pesudo, V.; Piro, M. -C.; Pollmann, T. R.; Rand, E. T.; Rethmeier, C.; Retière, F.; Sanchez García, E.; Sánchez-Pastor, T.; Santorelli, R.; Seeburn, N.; Skensved, P.; Smith, B.; Smith, N. J. T.; Sonley, T.; Stainforth, R.; Stone, C.; Strickland, V.; Stringer, M.; Sur, B.; Vázquez-Jáuregui, E.; Veloce, L.; Viel, S.; Walding, J.; Waqar, M.; Ward, M.; Westerdale, S.; Willis, J.; Zuñiga-Reyes, A.. - In: THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS. - ISSN 1434-6044. - 80:4(2020). [10.1140/epjc/s10052-020-7789-x]
The liquid-argon scintillation pulseshape in DEAP-3600
P. Adhikari;R. Ajaj;G. R. Araujo;M. Batygov;B. Beltran;C. E. Bina;M. G. Boulay;B. Broerman;J. F. Bueno;A. Butcher;B. Cai;M. Cárdenas-Montes;S. Cavuoti;Y. Chen;B. T. Cleveland;J. M. Corning;S. J. Daugherty;P. Di Stefano;K. Dering;L. Doria;F. A. Duncan;M. Dunford;A. Erlandson;N. Fatemighomi;G. Fiorillo;A. Flower;R. J. Ford;R. Gagnon;D. Gallacher;E. A. Garcés;P. García Abia;S. Garg;P. Giampa;D. Goeldi;V. V. Golovko;P. Gorel;K. Graham;D. R. Grant;A. Grobov;A. L. Hallin;M. Hamstra;P. J. Harvey;C. Hearns;A. Ilyasov;A. Joy;C. J. Jillings;O. Kamaev;G. Kaur;A. Kemp;I. Kochanek;M. Kuźniak;S. Langrock;F. La Zia;B. Lehnert;N. Levashko;X. Li;O. Litvinov;J. Lock;G. Longo;I. Machulin;P. Majewski;A. B. McDonald;T. McElroy;T. McGinn;J. B. McLaughlin;R. Mehdiyev;C. Mielnichuk;J. Monroe;P. Nadeau;C. Nantais;C. Ng;A. J. Noble;G. Oliviéro;C. Ouellet;S. Pal;P. Pasuthip;S. J. M. Peeters;V. Pesudo;M. -C. Piro;T. R. Pollmann;E. T. Rand;C. Rethmeier;F. Retière;E. Sanchez García;T. Sánchez-Pastor;R. Santorelli;N. Seeburn;P. Skensved;B. Smith;N. J. T. Smith;T. Sonley;R. Stainforth;C. Stone;V. Strickland;M. Stringer;B. Sur;E. Vázquez-Jáuregui;L. Veloce;S. Viel;J. Walding;M. Waqar;M. Ward;S. Westerdale;J. Willis;A. Zuñiga-Reyes
2020
Abstract
DEAP-3600 is a liquid-argon scintillation detector looking for dark matter. Scintillation events in the liquid argon (LAr) are registered by 255 photomultiplier tubes (PMTs), and pulseshape discrimination (PSD) is used to suppress electromagnetic background events. The excellent PSD performance of LAr makes it a viable target for dark matter searches, and the LAr scintillation pulseshape discussed here is the basis of PSD. The observed pulseshape is a combination of LAr scintillation physics with detector effects. We present a model for the pulseshape of electromagnetic background events in the energy region of interest for dark matter searches. The model is composed of (a) LAr scintillation physics, including the so-called intermediate component, (b) the time response of the TPB wavelength shifter, including delayed TPB emission at (ms) time-scales, and c) PMT response. TPB is the wavelength shifter of choice in most LAr detectors. We find that approximately 10% of the intensity of the wavelength-shifted light is in a long-lived state of TPB. This causes light from an event to spill into subsequent events to an extent not usually accounted for in the design and data analysis of LAr-based detectors.
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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.