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The DEAP-3600 detector searches for the scintillation signal from dark matter particles scattering on a 3.3 tonne liquid argon target. The largest background comes from 39Ar beta decays and is suppressed using pulse-shape discrimination (PSD). We use two types of PSD estimator: the prompt-fraction, which considers the fraction of the scintillation signal in a narrow and a wide time window around the event peak, and the log-likelihood-ratio, which compares the observed photon arrival times to a signal and a background model. We furthermore use two algorithms to determine the number of photons detected at a given time: (1) simply dividing the charge of each PMT pulse by the mean single-photoelectron charge, and (2) a likelihood analysis that considers the probability to detect a certain number of photons at a given time, based on a model for the scintillation pulse shape and for afterpulsing in the light detectors. The prompt-fraction performs approximately as well as the log-likelihood-ratio PSD algorithm if the photon detection times are not biased by detector effects. We explain this result using a model for the information carried by scintillation photons as a function of the time when they are detected.
Pulse-shape discrimination against low-energy Ar-39 beta decays in liquid argon with 4.5 tonne-years of DEAP-3600 data / Adhikari, P.; Ajaj, R.; Alpizar-Venegas, M.; Amaudruz, P. -A.; Auty, D. J.; Batygov, M.; Beltran, B.; Benmansour, H.; Bina, C. E.; Bonatt, J.; Bonivento, W.; Boulay, M. G.; Broerman, B.; Bueno, J. F.; Burghardt, P. M.; Butcher, A.; Cadeddu, M.; Cai, B.; Cardenas-Montes, M.; Cavuoti, S.; Chen, M.; Chen, Y.; Cleveland, B. T.; Corning, J. M.; Cranshaw, D.; Daugherty, S.; Delgobbo, P.; Dering, K.; Digioseffo, J.; Di Stefano, P.; Doria, L.; Duncan, F. A.; Dunford, M.; Ellingwood, E.; Erlandson, A.; Farahani, S. S.; Fatemighomi, N.; Fiorillo, G.; Florian, S.; Flower, T.; Ford, R. J.; Gagnon, R.; Gallacher, D.; Garcia Abia, P.; Garg, S.; Giampa, P.; Goeldi, D.; Golovko, V.; Gorel, P.; Graham, K.; Grant, D. R.; Grobov, A.; Hallin, A. L.; Hamstra, M.; Harvey, P. J.; Hearns, C.; Hugues, T.; Ilyasov, A.; Joy, A.; Jigmeddorj, B.; Jillings, C. J.; Kamaev, O.; Kaur, G.; Kemp, A.; Kochanek, I.; Kuzniak, M.; Lai, M.; Langrock, S.; Lehnert, B.; Leonhardt, A.; Levashko, N.; Li, X.; Lidgard, J.; Lindner, T.; Lissia, M.; Lock, J.; Longo, G.; Machulin, I.; 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.; O'Dwyer, E.; Oliviero, G.; Ouellet, C.; Pal, S.; Pasuthip, P.; Peeters, S. J. M.; Perry, M.; Pesudo, V.; Picciau, E.; Piro, M. -C.; Pollmann, T. R.; Rand, E. T.; Rethmeier, C.; Retiere, F.; Rodriguez-Garcia, I.; Roszkowski, L.; Ruhland, J. B.; Sanchez-Garcia, E.; Santorelli, R.; Sinclair, D.; Skensved, P.; Smith, B.; Smith, N. J. T.; Sonley, T.; Soukup, J.; Stainforth, R.; Stone, C.; Strickland, V.; Stringer, M.; Sur, B.; Tang, J.; Vazquez-Jauregui, E.; Viel, S.; Walding, J.; Waqar, M.; Ward, M.; Westerdale, S.; Willis, J.; Zuniga-Reyes, A.. - In: THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS. - ISSN 1434-6044. - 81:9(2021), p. 823. [10.1140/epjc/s10052-021-09514-w]
Pulse-shape discrimination against low-energy Ar-39 beta decays in liquid argon with 4.5 tonne-years of DEAP-3600 data
Adhikari P.;Ajaj R.;Alpizar-Venegas M.;Amaudruz P. -A.;Auty D. J.;Batygov M.;Beltran B.;Benmansour H.;Bina C. E.;Bonatt J.;Bonivento W.;Boulay M. G.;Broerman B.;Bueno J. F.;Burghardt P. M.;Butcher A.;Cadeddu M.;Cai B.;Cardenas-Montes M.;Cavuoti S.;Chen M.;Chen Y.;Cleveland B. T.;Corning J. M.;Cranshaw D.;Daugherty S.;DelGobbo P.;Dering K.;DiGioseffo J.;Di Stefano P.;Doria L.;Duncan F. A.;Dunford M.;Ellingwood E.;Erlandson A.;Farahani S. S.;Fatemighomi N.;Fiorillo G.;Florian S.;Flower T.;Ford R. J.;Gagnon R.;Gallacher D.;Garcia Abia P.;Garg S.;Giampa P.;Goeldi D.;Golovko V.;Gorel P.;Graham K.;Grant D. R.;Grobov A.;Hallin A. L.;Hamstra M.;Harvey P. J.;Hearns C.;Hugues T.;Ilyasov A.;Joy A.;Jigmeddorj B.;Jillings C. J.;Kamaev O.;Kaur G.;Kemp A.;Kochanek I.;Kuzniak M.;Lai M.;Langrock S.;Lehnert B.;Leonhardt A.;Levashko N.;Li X.;Lidgard J.;Lindner T.;Lissia M.;Lock J.;Longo G.;Machulin I.;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.;O'Dwyer E.;Oliviero G.;Ouellet C.;Pal S.;Pasuthip P.;Peeters S. J. M.;Perry M.;Pesudo V.;Picciau E.;Piro M. -C.;Pollmann T. R.;Rand E. T.;Rethmeier C.;Retiere F.;Rodriguez-Garcia I.;Roszkowski L.;Ruhland J. B.;Sanchez-Garcia E.;Santorelli R.;Sinclair D.;Skensved P.;Smith B.;Smith N. J. T.;Sonley T.;Soukup J.;Stainforth R.;Stone C.;Strickland V.;Stringer M.;Sur B.;Tang J.;Vazquez-Jauregui E.;Viel S.;Walding J.;Waqar M.;Ward M.;Westerdale S.;Willis J.;Zuniga-Reyes A.
2021
Abstract
The DEAP-3600 detector searches for the scintillation signal from dark matter particles scattering on a 3.3 tonne liquid argon target. The largest background comes from 39Ar beta decays and is suppressed using pulse-shape discrimination (PSD). We use two types of PSD estimator: the prompt-fraction, which considers the fraction of the scintillation signal in a narrow and a wide time window around the event peak, and the log-likelihood-ratio, which compares the observed photon arrival times to a signal and a background model. We furthermore use two algorithms to determine the number of photons detected at a given time: (1) simply dividing the charge of each PMT pulse by the mean single-photoelectron charge, and (2) a likelihood analysis that considers the probability to detect a certain number of photons at a given time, based on a model for the scintillation pulse shape and for afterpulsing in the light detectors. The prompt-fraction performs approximately as well as the log-likelihood-ratio PSD algorithm if the photon detection times are not biased by detector effects. We explain this result using a model for the information carried by scintillation photons as a function of the time when they are detected.
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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.