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. 2023 Mar 10;130(10):101002.
doi: 10.1103/PhysRevLett.130.101002.

Search for Dark Matter Particle Interactions with Electron Final States with DarkSide-50

P Agnes  1 , I F M Albuquerque  2 , T Alexander  3 , A K Alton  4 , M Ave  2 , H O Back  3 , G Batignani  5   6 , K Biery  7 , V Bocci  8 , W M Bonivento  9 , B Bottino  10   11 , S Bussino  12   13 , M Cadeddu  9 , M Cadoni  9   14 , F Calaprice  15 , A Caminata  11 , M D Campos  16 , N Canci  17 , M Caravati  9 , N Cargioli  9 , M Cariello  11 , M Carlini  17   18 , V Cataudella  19   20 , P Cavalcante  17   21 , S Cavuoti  19   20 , S Chashin  22 , A Chepurnov  22 , C Cicalò  9 , G Covone  19   20 , D D'Angelo  23   24 , S Davini  11 , A De Candia  19   20 , S De Cecco  8   25 , G De Filippis  19   20 , G De Rosa  19   20 , A V Derbin  26 , A Devoto  9   14 , M D'Incecco  17 , C Dionisi  8   25 , F Dordei  9 , M Downing  27 , D D'Urso  28   29 , G Fiorillo  19   20 , D Franco  30 , F Gabriele  9 , C Galbiati  15   17   18 , C Ghiano  17 , C Giganti  31 , G K Giovanetti  15 , A M Goretti  17 , G Grilli di Cortona  32 , A Grobov  33   34 , M Gromov  22   35 , M Guan  36 , M Gulino  29   37 , B R Hackett  3 , K Herner  7 , T Hessel  30 , B Hosseini  9 , F Hubaut  38 , E V Hungerford  39 , An Ianni  15   17 , V Ippolito  8 , K Keeter  40 , C L Kendziora  7 , M Kimura  41 , I Kochanek  17 , D Korablev  35 , G Korga  17   39 , A Kubankin  42 , M Kuss  5 , M La Commara  19   20 , M Lai  9   14 , X Li  15 , M Lissia  9 , G Longo  19   20 , O Lychagina  22   35 , I N Machulin  33   34 , L P Mapelli  43 , S M Mari  12   13 , J Maricic  44 , A Messina  8   25 , R Milincic  44 , J Monroe  1 , M Morrocchi  5   6 , X Mougeot  45 , V N Muratova  26 , P Musico  11 , A O Nozdrina  33   34 , A Oleinik  42 , F Ortica  46   47 , L Pagani  48 , M Pallavicini  10   11 , L Pandola  29 , E Pantic  48 , E Paoloni  5   6 , K Pelczar  17   49 , N Pelliccia  46   47 , S Piacentini  8 , A Pocar  27 , D M Poehlmann  48 , S Pordes  7 , S S Poudel  39 , P Pralavorio  38 , D D Price  50 , F Ragusa  23   24 , M Razeti  9 , A Razeto  17 , A L Renshaw  39 , M Rescigno  8 , J Rode  30   31 , A Romani  46   47 , D Sablone  15   17 , O Samoylov  35 , W Sands  15 , S Sanfilippo  12   13 , E Sandford  50 , C Savarese  15 , B Schlitzer  48 , D A Semenov  26 , A Shchagin  42 , A Sheshukov  35 , M D Skorokhvatov  33   34 , O Smirnov  35 , A Sotnikov  35 , S Stracka  5 , Y Suvorov  19   20   33 , R Tartaglia  17 , G Testera  11 , A Tonazzo  30 , E V Unzhakov  26 , A Vishneva  35 , R B Vogelaar  21 , M Wada  14   41 , H Wang  43 , Y Wang  36   43 , S Westerdale  9   15 , M M Wojcik  49 , X Xiao  43 , C Yang  36 , G Zuzel  49 ; DarkSide Collaboration
Affiliations
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Search for Dark Matter Particle Interactions with Electron Final States with DarkSide-50

P Agnes et al. Phys Rev Lett. .
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Abstract

We present a search for dark matter particles with sub-GeV/c^{2} masses whose interactions have final state electrons using the DarkSide-50 experiment's (12 306±184) kg d low-radioactivity liquid argon exposure. By analyzing the ionization signals, we exclude new parameter space for the dark matter-electron cross section σ[over ¯]_{e}, the axioelectric coupling constant g_{Ae}, and the dark photon kinetic mixing parameter κ. We also set the first dark matter direct-detection constraints on the mixing angle |U_{e4}|^{2} for keV/c^{2} sterile neutrinos.

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