DarkSide-50 results and the future liquid argon dark matter program

Caminata, A.; Aalseth, C. E.; Abdelhakim, S.; Acerbi, F.; Agnes, P.; Albuquerque, I. F. M.; Alexander, T.; Alici, A.; Alton, A. K.; Amaudruz, P.; Ameli, F.; Antonioli, P.; Arcelli, S.; Ardito, R.; Arnquist, I. J.; Arpaia, P.; Asner, D. M.; Asunskis, A.; Ave, M.; Back, H. O.; Barrado Olmedo, A.; Batignani, G.; Bisogni, M. G.; Bocci, V.; Bondar, A.; Bonfini, G.; Bonivento, W.; Bottino, B.; Boulay, M. G.; Bunker, R.; Bussino, S.; Buzulutskov, A.; Cadeddu, M.; Cadoni, M.; Caminata, A.; Canci, N.; Candela, A.; Cantini, C.; Caravati, M.; Cariello, M.; Carpinelli, M.; Castellani, A.; Castello, P.; Catalanotti, S.; Cataudella, V.; Cavalcante, P.; Cavuoti, S.; Cebrian, S.; Celano, B.; Cereseto, R.; Cheng, W.; Chepurnov, A.; Cicalo, C.; Ci-Farelli, L.; Citterio, M.; Cocco, A. G.; Colocci, M.; Consiglio, L.; Cossio, F.; Covone, G.; Crivelli, P.; D'Antone, I.; D'Incecco, M.; D'Urso, D.; da Rocha Rolo, M. D.; Daniel, M.; Davini, S.; de Candia, A.; de Cecco, S.; de Deo, M.; de Falco, A.; de Filippis, G.; de Gruttola, D.; de Guido, G.; de Rosa, G.; Dellacasa, G.; Demontis, P.; Depaquale, S.; Derbin, A. V.; Devoto, A.; Di Eusanio, F.; Di Pietro, G.; Di Stefano, P.; Dionisi, C.; Dordei, F.; Downing, M.; Edalatfar, F.; Empl, A.; Fernandez Diaz, M.; Ferri, A.; Filip, C.; Fiorillo, G.; Fomenko, K.; Franceschi, A.; Franco, D.; Froudakis, G. E.; Gabriele, F.; Gabrieli, A.; Gal-Biati, C.; Garcia Abia, P.; Gascon Fora, D.; Gendotti, A.; Ghiano, C.; Ghisi, A.; Giagu, S.; Giampa, P.; Giampaolo, R. A.; Giganti, C.; Giorgi, M. A.; Giovanetti, G. K.; Gligan, M. L.; Gola, A.; Gorchakov, O.; Grab, M.; Graciani Diaz, R.; Granato, F.; Grassi, M.; Grate, J. W.; Grigoriev, G. Y.; Grobov, A.; Gromov, M.; Guan, M.; Guerra, M. B. B.; Guerzoni, M.; Gulino, M.; Haaland, R. K.; Hackett, B. R.; Hallin, A.; Harrop, B.; Hoppe, E. W.; Horikawa, S.; Hosseini, B.; Hubaut, F.; Humble, P.; Hungerford, E. V.; Ianni, An.; Ippolito, V.; Jillings, C.; Jimenez Cabre, S.; Keeter, K.; Kendziora, C. L.; Kim, S.; Kochanek, I.; Kondo, K.; Kopp, G.; Korablev, D.; Korga, G.; Kubankin, A.; Kugathasan, R.; Kuss, M.; Kuzniak, M.; la Commara, M.; Lai, M.; Langrock, S.; Lebois, M.; Lehnert, B.; Li, X.; Liqiang, Q.; Lissia, M.; Lodi, G. U.; Longo, G.; Lussana, R.; Luzzi, L.; Machado, A. A.; Machulin, I. N.; Mandarano, A.; Mapelli, L.; Marcante, M.; Margotti, A.; Mari, S. M.; Mariani, M.; Maricic, J.; Marinelli, M.; Marras, D.; Martinez Rojas, A. D.; Martoff, C. J.; Mascia, M.; Masoni, A.; Mazzi, A.; Mcdonald, A. B.; Messina, A.; Meyers, P. D.; Miletic, T.; Milincic, R.; Moggi, A.; Moioli, S.; Monroe, J.; Morrocchi, M.; Mroz, T.; Mu, W.; Muratova, V. N.; Murphy, S.; Muscas, C.; Musico, P.; Nania, R.; Napolitano, T.; Navrer Agasson, A.; Nessi, M.; Nikulin, I.; Nozdrina, A. O.; Nurakhov, N. N.; Oleinik, A.; Oleynikov, V.; Orsini, M.; Ortica, F.; Pagani, L.; Pallavicini, M.; Pal-Mas, S.; Pandola, L.; Pantic, E.; Paoloni, E.; Paternoster, G.; Pavletcov, V.; Pazzona, F.; Peeters, S.; Pegoraro, P. A.; Pelczar, K.; Pellegrini, L. A.; Pelliccia, N.; Perotti, F.; Pesudo, V.; Picciau, E.; Piemonte, C.; Pietropaolo, F.; Pocar, A.; Pollman, T.; Portaluppi, D.; Poudel, S. S.; Price, D.; Pugachev, D. A.; Radics, B.; Raffaelli, F.; Ragusa, F.; Razeti, M.; Razeto, A.; Regazzoni, V.; Regenfus, C.; Renshaw, A. L.; Rescia, S.; Rescigno, M.; Retiere, F.; Riffard, Q.; Rivetti, A.; Romani, A.; Romero, L.; Rossi, N.; Rubbia, A.; Sablone, D.; Sala, P.; Salatino, P.; Samoylov, O.; Sanchez Garcia, E.; Sanfilippo, S.; Sant, M.; Santone, D.; San-Torelli, R.; Savarese, C.; Scapparone, E.; Schlitzer, B.; Scioli, G.; Segreto, E.; Seifert, A.; Semenov, D. A.; Shchagin, A.; She-Myakina, E.; Sheshukov, A.; Siddhanta, S.; Simeone, M.; Singh, P. N.; Skensved, P.; Skorokhvatov, M. D.; Smirnov, O.; So-Brero, G.; Sokolov, A.; Sotnikov, A.; Stainforth, R.; Stracka, S.; Suffritti, G. B.; Sulis, S.; Suvorov, Y.; Szelc, A. M.; Tartaglia, R.; Testera, G.; Thorpe, T.; Tonazzo, A.; Tosi, A.; Unzhakov, E. V.; Usai, G.; Vacca, A.; Vazquez-Jauregui, E.; Verducci, M.; Viant, T.; Viel, S.; Villa, F.; Vishneva, A.; Vogelaar, R. B.; Wada, M.; Wahl, J.; Walding, J. J.; Wang, H.; Wang, Y.; Westerdale, S.; Wheadon, R. J.; Williams, R.; Wilson, J.; Wojcik, M.; Wojcik, M.; Wu, S.; Xiao, X.; Yang, C.; Ye, Z.; Zuzel, G.

DarkSide uses a dual-phase Liquid Argon Time Projection Chamber (TPC) to search for WIMP dark matter. The paper will present the latest result on the search for low mass (MW IMP < 20 Gev/c2) and high mass (MW IMP > 100 Gev/c2) WIMPs from the current experiment, DarkSide-50, running since mid 2015 a 50-kg-active-mass TPC, filled with argon from an underground source. The next stage of the DarkSide program will be a new generation experiment involving a global collaboration from all the current Argon based experiments. DarkSide-20k, is designed as a 20-tonne fiducial mass TPC with SiPM based photosensors, expected to be free of any background for an exposure of >100 ton x years. Like its predecessor DarkSide-20k will be housed at the Gran Sasso (LNGS) underground laboratory, and it is expected to attain a WIMP-nucleon cross section exclusion sensitivity of 10−47 cm2 for a WIMP mass of 1 TeV /c2 in a 5 yr run. A subsequent objective, towards the end of the next decade, will be the construction of the ultimate detector, ARGO, with a 300 t fiducial mass to push the sensitivity to the neutrino floor region for high mass WIMPs. The combination of the three experiments, part of a single family, will cover completely the WIMP hypothesis from 1 GeV /c2 to several hundreds of TeV /c2 masses.

Caminata, A., Aalseth, C.E., Abdelhakim, S., Acerbi, F., Agnes, P., Albuquerque, I.F.M., et al. (2020). DarkSide-50 results and the future liquid argon dark matter program. POS PROCEEDINGS OF SCIENCE, 364.