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Signal partitioning in superfluid 4He: a Monte Carlo approach

Toschi, Francesco 1; Brunold, Axel; Burmeister, Lea; Eitel, Klaus ORCID iD icon 1; Enss, Christian; Fascione, Eleanor; Ferber, Torben 2; Gabriel, Rahel 3; Hauswald, Lena 4; Kahlhoefer, Felix 3; Kempf, Sebastian 4,5; Klute, Markus 2; von Krosigk, Belina 1; Lindemann, Sebastian; Maier, Benedikt 2; Schumann, Marc; Solmaz, Melih 1; Valerius, Kathrin 1; Wagner, Friedrich Carl 4
1 Institut für Astroteilchenphysik (IAP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Experimentelle Teilchenphysik (ETP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Theoretische Teilchenphysik (TTP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Institut für Mikro- und Nanoelektronische Systeme (IMS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
5 Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Superfluid 4He is an ideal candidate for the direct detection of light dark matter via nuclear recoils thanks to its low nuclear mass and the possibility to reach a low detection energy threshold by exploiting the generated quasiparticles. The design of future detectors based on this target, such as the DELight experiment, requires a proper understanding of the formation and partitioning of the signal for different energy depositions from various sources. This work presents an overview of the physical processes involved in the energy deposition of recoiling electrons and ions, and describes a Monte Carlo approach to the partitioning of the signal into different channels. Despite an overall good agreement with existing literature, differences in the region of interest for light dark matter searches below 200 eV are observed.

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Astroteilchenphysik (IAP)
Institut für Experimentelle Teilchenphysik (ETP)
Institut für Mikro- und Nanoelektronische Systeme (IMS)
Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE)
Institut für Theoretische Teilchenphysik (TTP)
Publikationstyp Forschungsbericht/Preprint
Publikationsjahr 2024
Sprache Englisch
Identifikator KITopen-ID: 1000178585
HGF-Programm 51.13.01 (POF IV, LK 01) Neutrinophysik und Dunkle Materie
Weitere HGF-Programme 51.11.01 (POF IV, LK 01) Teilchenphysik
Verlag arxiv
Schlagwörter High Energy Physics - Experiment (hep-ex)
Nachgewiesen in Dimensions
OpenAlex
arXiv

Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000178585
Veröffentlicht am 31.01.2025
Seitenaufrufe: 19
seit 31.01.2025
Downloads: 10
seit 02.02.2025
Cover der Publikation
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