Sensitivity of future liquid argon dark matter search experiments to core-collapse supernova neutrinos
Date Issued
2021
Author(s)
DarkSide-20k Collaboration
•
Agnes, P.
•
Albergo, S.
•
Albuquerque, I. F. M.
•
Alexander, T.
•
Alici, A.
•
Alton, A. K.
•
Amaudruz, P.
•
Arcelli, S.
•
Ave, M.
•
Avetissov, I. Ch.
•
Giorgi, M. A.
•
Giovanetti, G. K.
•
Goicoechea Casanueva, V.
•
Gola, A.
•
Graciani Diaz, R.
•
Grigoriev, G. Y.
•
Grobov, A.
•
Gromov, M.
•
Guan, M.
•
Guerzoni, M.
•
Avetisov, R. I.
•
Gulino, M.
•
Guo, C.
•
Hackett, B. R.
•
Hallin, A.
•
Haranczyk, M.
•
Hill, S.
•
Horikawa, S.
•
Hubaut, F.
•
Hugues, T.
•
Hungerford, E. V.
•
Azzolini, O.
•
Ianni, An.
•
Ippolito, V.
•
James, C. C.
•
Jillings, C.
•
Kachru, P.
•
Kemp, A. A.
•
Kendziora, C. L.
•
Keppel, G.
•
Khomyakov, A. V.
•
Kim, S.
•
Back, H. O.
•
Kish, A.
•
Kochanek, I.
•
Kondo, K.
•
Korga, G.
•
Kubankin, A.
•
Kugathasan, R.
•
Kuss, M.
•
Kuźniak, M.
•
La Commara, M.
•
Lai, M.
•
Balmforth, Z.
•
Langrock, S.
•
Leyton, M.
•
Li, X.
•
Lidey, L.
•
Lissia, M.
•
Longo, G.
•
Machulin, I. N.
•
Mapelli, L.
•
Marasciulli, A.
•
Margotti, A.
•
Barbarian, V.
•
Mari, S. M.
•
Maricic, J.
•
Martínez, M.
•
Martinez Rojas, A. D.
•
Martoff, C. J.
•
Masoni, A.
•
Mazzi, A.
•
McDonald, A. B.
•
Mclaughlin, J.
•
Messina, A.
•
Barrado Olmedo, A.
•
Meyers, P. D.
•
Miletic, T.
•
Milincic, R.
•
Moggi, A.
•
Moharana, A.
•
Moioli, S.
•
Monroe, J.
•
Morisi, S.
•
Morrocchi, M.
•
Mozhevitina, E. N.
•
Barrillon, P.
•
Mróz, T.
•
Muratova, V. N.
•
Muscas, C.
•
Musenich, L.
•
Musico, P.
•
Nania, R.
•
Napolitano, T.
•
Navrer Agasson, A.
•
Nessi, M.
•
Nikulin, I.
•
Basco, A.
•
Nowak, J.
•
Oleinik, A.
•
Oleynikov, V.
•
Pagani, L.
•
Pallavicini, M.
•
Pandola, L.
•
Pantic, E.
•
Paoloni, E.
•
Paternoster, G.
•
Pegoraro, P. A.
•
Batignani, G.
•
Pelczar, K.
•
Pellegrini, L. A.
•
Pellegrino, C.
•
Perotti, F.
•
Pesudo, V.
•
Picciau, E.
•
Pietropaolo, F.
•
Pira, C.
•
Pocar, A.
•
Poehlmann, D. M.
•
Bondar, A.
•
Pordes, S.
•
Poudel, S. S.
•
Pralavorio, P.
•
Price, D.
•
Raffaelli, F.
•
Ragusa, F.
•
Ramirez, A.
•
Razeti, M.
•
Razeto, A.
•
Renshaw, A. L.
•
Bonivento, W. M.
•
Rescia, S.
•
Rescigno, M.
•
Resnati, F.
•
Retiere, F.
•
Rignanese, L. P.
•
Ripoli, C.
•
Rivetti, A.
•
Rode, J.
•
Romero, L.
•
•
Borisova, E.
•
Rubbia, A.
•
Salatino, P.
•
Samoylov, O.
•
Sánchez García, E.
•
Sandford, E.
•
Sanfilippo, S.
•
Santone, D.
•
Santorelli, R.
•
Savarese, C.
•
Scapparone, E.
•
Bottino, B.
•
Schlitzer, B.
•
Scioli, G.
•
Semenov, D. A.
•
Shaw, B.
•
Shchagin, A.
•
Sheshukov, A.
•
Simeone, M.
•
Skensved, P.
•
Skorokhvatov, M. D.
•
Smirnov, O.
•
Boulay, M. G.
•
Smith, B.
•
Sokolov, A.
•
Steri, A.
•
Stracka, S.
•
Strickland, V.
•
Stringer, M.
•
Sulis, S.
•
Suvorov, Y.
•
Szelc, A. M.
•
Tartaglia, R.
•
Buccino, G.
•
Testera, G.
•
Thorpe, T. N.
•
Tonazzo, A.
•
Torres-Lara, S.
•
Tricomi, A.
•
Unzhakov, E. V.
•
Usai, G.
•
Vallivilayil John, T.
•
Viant, T.
•
Viel, S.
•
Bussino, S.
•
Vishneva, A.
•
Vogelaar, R. B.
•
Wada, M.
•
Wang, H.
•
Wang, Y.
•
Westerdale, S.
•
Wheadon, R. J.
•
Williams, L.
•
Wojcik, Ma. M.
•
Wojcik, Ma.
•
Busto, J.
•
Xiao, X.
•
Yang, C.
•
Ye, Z.
•
Zani, A.
•
Zichichi, A.
•
Zuzel, G.
•
Zykova, M. P.
•
Buzulutskov, A.
•
Cadeddu, M.
•
Cadoni, M.
•
Caminata, A.
•
Canci, N.
•
Cappello, G.
•
Caravati, M.
•
Cárdenas-Montes, M.
•
Carlini, M.
•
Carnesecchi, F.
•
Castello, P.
•
Catalanotti, S.
•
Cataudella, V.
•
Cavalcante, P.
•
•
Cebrian, S.
•
Cela Ruiz, J. M.
•
Celano, B.
•
Chashin, S.
•
Chepurnov, A.
•
Chyhyrynets, E.
•
Cicalò, C.
•
Cifarelli, L.
•
Cintas, D.
•
Coccetti, F.
•
Cocco, V.
•
Colocci, M.
•
Conde Vilda, E.
•
Consiglio, L.
•
Copello, S.
•
Corning, J.
•
Covone, G.
•
Czudak, P.
•
D'Auria, S.
•
Da Rocha Rolo, M. D.
•
Dadoun, O.
•
Daniel, M.
•
Davini, S.
•
De Candia, A.
•
De Cecco, S.
•
De Falco, A.
•
De Filippis, G.
•
De Gruttola, D.
•
De Guido, G.
•
•
•
Dellacasa, G.
•
De Pasquale, S.
•
Derbin, A. V.
•
Devoto, A.
•
Di Noto, L.
•
Dionisi, C.
•
Di Stefano, P.
•
Dolganov, G.
•
Dordei, F.
•
Doria, L.
•
Downing, M.
•
Erjavec, T.
•
Fernandez Diaz, M.
•
Fiorillo, G.
•
Franceschi, A.
•
Franco, D.
•
Frolov, E.
•
Funicello, N.
•
Gabriele, F.
•
Galbiati, C.
•
Garbini, M.
•
Garcia Abia, P.
•
Gendotti, A.
•
Ghiano, C.
•
Giampaolo, R. A.
•
Giganti, C.
Abstract
Future liquid-argon DarkSide-20k and Argo detectors, designed for direct dark matter search, will be sensitive also to core-collapse supernova neutrinos, via coherent elastic neutrino-nucleus scattering. This interaction channel is flavor-insensitive with a high-cross section, enabling for a high-statistics neutrino detection with target masses of ∼50 t and ∼360 t for DarkSide-20k and Argo respectively. Thanks to the low-energy threshold of ∼0.5 keVnr achievable by exploiting the ionization channel, DarkSide-20k and Argo have the potential to discover supernova bursts throughout our galaxy and up to the Small Magellanic Cloud, respectively, assuming a 11-M⊙ progenitor star. We report also on the sensitivity to the neutronization burst, whose electron neutrino flux is suppressed by oscillations when detected via charged current and elastic scattering. Finally, the accuracies in the reconstruction of the average and total neutrino energy in the different phases of the supernova burst, as well as its time profile, are also discussed, taking into account the expected background and the detector response.
Volume
2021
Issue
3
Start page
043
Issn Identifier
1475-7516
Ads BibCode
2021JCAP...03..043D
Rights
open.access
File(s)![Thumbnail Image]()
![Thumbnail Image]()
Loading...
Name
Agnes_2021_J._Cosmol._Astropart._Phys._2021_043.pdf
Description
[Administrators only]
Size
3.52 MB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
790dd862391d1bbe9e26b621ad0dccbd
Loading...
Name
2011.07819.pdf
Description
preprint
Size
2.41 MB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
3a2cf7a7cdb512478a607f3efbe24a04