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Signal partitioning in superfluid ${}^4$He: A Monte Carlo approach

DELight Collaboration; 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; ... mehr

Abstract:

Superfluid $^4$He 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 it 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.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000179546
Veröffentlicht am 13.03.2025
Cover der Publikation
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 Zeitschriftenaufsatz
Publikationsdatum 24.02.2025
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2470-0010, 2470-0029
KITopen-ID: 1000179546
HGF-Programm 51.13.01 (POF IV, LK 01) Neutrinophysik und Dunkle Materie
Erschienen in Physical Review D
Verlag American Physical Society (APS)
Band 111
Heft 3
Seiten Art.-Nr.: 032013
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch SCOAP3
Vorab online veröffentlicht am 17.10.2024
Nachgewiesen in Web of Science
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