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. 2018 Sep 14;121(11):111303.
doi: 10.1103/PhysRevLett.121.111303.

Constraints on Sub-GeV Dark-Matter-Electron Scattering from the DarkSide-50 Experiment

P Agnes  1 , I F M Albuquerque  2 , T Alexander  3 , A K Alton  4 , G R Araujo  2 , D M Asner  5 , M Ave  2 , H O Back  3 , B Baldin  6 , G Batignani  7   8 , K Biery  6 , V Bocci  9 , G Bonfini  10 , W Bonivento  11 , B Bottino  12   13 , F Budano  14   15 , S Bussino  14   15 , M Cadeddu  11   16 , M Cadoni  11   16 , F Calaprice  17 , A Caminata  13 , N Canci  1   10 , A Candela  10 , M Caravati  11   16 , M Cariello  13 , M Carlini  10 , M Carpinelli  18   19 , S Catalanotti  20   21 , V Cataudella  20   21 , P Cavalcante  10   22 , S Cavuoti  20   21 , R Cereseto  13 , A Chepurnov  23 , C Cicalò  11 , L Cifarelli  24   25 , A G Cocco  21 , G Covone  20   21 , D D'Angelo  26   27 , M D'Incecco  10 , D D'Urso  18   19 , S Davini  13 , A De Candia  20   21 , S De Cecco  9   28 , M De Deo  10 , G De Filippis  20   21 , G De Rosa  20   21 , M De Vincenzi  14   15 , P Demontis  18   19   29 , A V Derbin  30 , A Devoto  11   16 , F Di Eusanio  17 , G Di Pietro  10   27 , C Dionisi  9   28 , M Downing  31 , E Edkins  32 , A Empl  1 , A Fan  33 , G Fiorillo  20   21 , K Fomenko  34 , D Franco  35 , F Gabriele  10 , A Gabrieli  18   19 , C Galbiati  17   36 , P Garcia Abia  37 , C Ghiano  10 , S Giagu  9   28 , C Giganti  38 , G K Giovanetti  17 , O Gorchakov  34 , A M Goretti  10 , F Granato  39 , M Gromov  23 , M Guan  40 , Y Guardincerri  6 , M Gulino  19   41 , B R Hackett  32 , M H Hassanshahi  10 , K Herner  6 , B Hosseini  11 , D Hughes  17 , P Humble  3 , E V Hungerford  1 , Al Ianni  10 , An Ianni  10   17 , V Ippolito  9 , I James  14   15 , T N Johnson  42 , Y Kahn  17 , K Keeter  43 , C L Kendziora  6 , I Kochanek  10 , G Koh  17 , D Korablev  34 , G Korga  1   10 , A Kubankin  44 , M Kuss  7 , M La Commara  20   21 , M Lai  11   16 , X Li  17 , M Lisanti  17 , M Lissia  11 , B Loer  3 , G Longo  20   21 , Y Ma  40 , A A Machado  45 , I N Machulin  46   47 , A Mandarano  10   36 , L Mapelli  17 , S M Mari  14   15 , J Maricic  32 , C J Martoff  39 , A Messina  9   28 , P D Meyers  17 , R Milincic  32 , S Mishra-Sharma  17 , A Monte  31 , M Morrocchi  7 , B J Mount  43 , V N Muratova  30 , P Musico  13 , R Nania  25 , A Navrer Agasson  38 , A O Nozdrina  46   47 , A Oleinik  44 , M Orsini  10 , F Ortica  48   49 , L Pagani  42 , M Pallavicini  12   13 , L Pandola  19 , E Pantic  42 , E Paoloni  7   8 , F Pazzona  18   19 , K Pelczar  10 , N Pelliccia  48   49 , V Pesudo  37 , E Picciau  11   16 , A Pocar  31 , S Pordes  6 , S S Poudel  1 , D A Pugachev  46 , H Qian  17 , F Ragusa  26   27 , M Razeti  11 , A Razeto  10 , B Reinhold  32 , A L Renshaw  1 , M Rescigno  9 , Q Riffard  35 , A Romani  48   49 , B Rossi  21 , N Rossi  9 , D Sablone  10   17 , O Samoylov  34 , W Sands  17 , S Sanfilippo  14   15 , M Sant  18   19 , R Santorelli  37 , C Savarese  10   36 , E Scapparone  25 , B Schlitzer  42 , E Segreto  45 , D A Semenov  30 , A Shchagin  44 , A Sheshukov  34 , P N Singh  1 , M D Skorokhvatov  46   47 , O Smirnov  34 , A Sotnikov  34 , C Stanford  17 , S Stracka  7 , G B Suffritti  18   19   29 , Y Suvorov  20   21   33   46 , R Tartaglia  10 , G Testera  13 , A Tonazzo  35 , P Trinchese  20   21 , E V Unzhakov  30 , M Verducci  9   28 , A Vishneva  34 , B Vogelaar  22 , M Wada  17 , T J Waldrop  4 , H Wang  33 , Y Wang  33 , A W Watson  39 , S Westerdale  17 , M M Wojcik  50 , M Wojcik  51 , X Xiang  17 , X Xiao  33 , C Yang  40 , Z Ye  1 , C Zhu  17 , A Zichichi  24   25 , G Zuzel  50 ; DarkSide Collaboration
Affiliations
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Constraints on Sub-GeV Dark-Matter-Electron Scattering from the DarkSide-50 Experiment

P Agnes et al. Phys Rev Lett. .
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Abstract

We present new constraints on sub-GeV dark-matter particles scattering off electrons based on 6780.0 kg d of data collected with the DarkSide-50 dual-phase argon time projection chamber. This analysis uses electroluminescence signals due to ionized electrons extracted from the liquid argon target. The detector has a very high trigger probability for these signals, allowing for an analysis threshold of three extracted electrons, or approximately 0.05 keVee. We calculate the expected recoil spectra for dark matter-electron scattering in argon and, under the assumption of momentum-independent scattering, improve upon existing limits from XENON10 for dark-matter particles with masses between 30 and 100 MeV/c^{2}.

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