Nuclear recoil identification in a scientific charge-coupled device
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Le résumé fourni par la source
Charge-coupled devices (CCDs) are a leading technology in direct searches for dark matter because of their eV-scale energy threshold and micrometer-scale spatial resolution. Recent studies have also highlighted the potential for using CCDs to detect coherent elastic neutrino-nucleus scattering. The sensitivity of future CCD experiments could be enhanced by distinguishing nuclear recoil signals from electronic recoil backgrounds in the CCD silicon target. We present a technique for event-by-event identification of nuclear recoils based on the spatial correlation between the primary ionization event and the defect cluster left behind by the recoiling atom, later identified as a localized excess of leakage current under thermal stimulation. By irradiating a CCD with an $^{241}\mathrm{Am}^{9}\mathrm{Be}$ neutron source, we demonstrate $>93%$ identification efficiency for nuclear recoils with energies $>150\text{ }\text{ }\mathrm{keV}$, where the coincident ionization events were confirmed to be nuclear recoils due to their topology. The technique remains fully efficient down to 90 keV, decreasing to 50% at 8 keV and reaching $(6\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}2)%$ between 1.5 and 3.5 keV. Irradiation with a $^{24}\mathrm{Na}$ gamma-ray source does not result in any detectable defect clusters, with the fraction of electronic recoils with energies $<85\text{ }\text{ }\mathrm{keV}$ that are spatially correlated with defects $<0.1%$.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Nuclear recoil identification in a scientific charge-coupled device
- Date Crossref
- 02/08/2024
- Éditeur
- American Physical Society (APS)
- Type
- journal-article
Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.
Où se fait cette recherche
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University of Washington Center for Experimental Nuclear Physics and Astrophysics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Universidad de Cantabria pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Instituto de Física de Cantabria pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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University of Zurich pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Fermi National Accelerator Laboratory pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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University of Chicago Kavli Institute for Cosmological Physics and The Enrico Fermi Institute pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Université Paris Cité pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Sorbonne Université pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Universität Zürich Physik Institut pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Laboratoire de physique nucléaire et des hautes énergies (LPNHE) pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Center for Experimental Nuclear Physics and Astrophysics — University of Washington, Universidad de Cantabria et Instituto de Física de Cantabria, avec 8 autres affiliations.
Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.