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Abdelhameed AH, Angloher G, Bauer P, Bento A, Bertoldo E, Breier R, Bucci C, Canonica L, D’Addabbo A, Lorenzo SD, Erb A, Feilitzsch FV, Iachellini NF, Fichtinger S, Fuss A, Gorla P, Hauff D, Jes̆kovský M, Jochum J, Kaizer J, Kinast A, Kluck H, Kraus H, Langenkämper A, Mancuso M, Mokina V, Mondragón E, Olmi M, Ortmann T, Pagliarone C, Palus̆ová V, Pattavina L, Petricca F, Potzel W, Povinec P, Pröbst F, Reindl F, Rothe J, Schäffner K, Schieck J, Schipperges V, Schmiedmayer D, Schönert S, Schwertner C, Stahlberg M, Stodolsky L, Strandhagen C, Strauss R, Türkoğlu C, Usherov I, Willers M, Zema V, Zeman J. Geant4-based electromagnetic background model for the CRESST dark matter experiment. Eur Phys J C Part Fields 2019; 79:881. [PMID: 31708682 PMCID: PMC6820299 DOI: 10.1140/epjc/s10052-019-7385-0] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 0.4] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Grants] [Track Full Text] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/27/2019] [Accepted: 10/08/2019] [Indexed: 06/10/2023]
Abstract
The CRESST (Cryogenic Rare Event Search with Superconducting Thermometers) dark matter search experiment aims for the detection of dark matter particles via elastic scattering off nuclei in CaWO 4 crystals. To understand the CRESST electromagnetic background due to the bulk contamination in the employed materials, a model based on Monte Carlo simulations was developed using the Geant4 simulation toolkit. The results of the simulation are applied to the TUM40 detector module of CRESST-II phase 2. We are able to explain up to ( 68 ± 16 ) % of the electromagnetic background in the energy range between 1 and 40 keV .
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Affiliation(s)
| | - G. Angloher
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - P. Bauer
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - A. Bento
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
- Departamento de Fisica, Universidade de Coimbra, 3004 516 Coimbra, Portugal
| | - E. Bertoldo
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - R. Breier
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University, 84248 Bratislava, Slovakia
| | - C. Bucci
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67100 Assergi, Italy
| | - L. Canonica
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - A. D’Addabbo
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67100 Assergi, Italy
- GSSI-Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
| | - S. Di Lorenzo
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67100 Assergi, Italy
- GSSI-Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
| | - A. Erb
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, 85747 Garching, Germany
- Walther-Meißner-Institut für Tieftemperaturforschung, 85748 Garching, Germany
| | - F. v. Feilitzsch
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, 85747 Garching, Germany
| | | | - S. Fichtinger
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 1050 Wien, Austria
| | - A. Fuss
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 1050 Wien, Austria
- Atominstitut, Technische Universität Wien, 1020 Wien, Austria
| | - P. Gorla
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67100 Assergi, Italy
| | - D. Hauff
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - M. Jes̆kovský
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University, 84248 Bratislava, Slovakia
| | - J. Jochum
- Eberhard-Karls-Universität Tübingen, 72076 Tübingen, Germany
| | - J. Kaizer
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University, 84248 Bratislava, Slovakia
| | - A. Kinast
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, 85747 Garching, Germany
| | - H. Kluck
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 1050 Wien, Austria
- Atominstitut, Technische Universität Wien, 1020 Wien, Austria
| | - H. Kraus
- Department of Physics, University of Oxford, Oxford, OX1 3RH UK
| | - A. Langenkämper
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, 85747 Garching, Germany
| | - M. Mancuso
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - V. Mokina
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 1050 Wien, Austria
| | - E. Mondragón
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, 85747 Garching, Germany
| | - M. Olmi
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67100 Assergi, Italy
- GSSI-Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
| | - T. Ortmann
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, 85747 Garching, Germany
| | - C. Pagliarone
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67100 Assergi, Italy
- Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica, Universitá degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, 03043 Cassino, Italy
| | - V. Palus̆ová
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University, 84248 Bratislava, Slovakia
| | - L. Pattavina
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, 85747 Garching, Germany
- GSSI-Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
| | - F. Petricca
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - W. Potzel
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, 85747 Garching, Germany
| | - P. Povinec
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University, 84248 Bratislava, Slovakia
| | - F. Pröbst
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - F. Reindl
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 1050 Wien, Austria
- Atominstitut, Technische Universität Wien, 1020 Wien, Austria
| | - J. Rothe
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - K. Schäffner
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - J. Schieck
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 1050 Wien, Austria
- Atominstitut, Technische Universität Wien, 1020 Wien, Austria
| | - V. Schipperges
- Eberhard-Karls-Universität Tübingen, 72076 Tübingen, Germany
| | - D. Schmiedmayer
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 1050 Wien, Austria
- Atominstitut, Technische Universität Wien, 1020 Wien, Austria
| | - S. Schönert
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, 85747 Garching, Germany
| | - C. Schwertner
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 1050 Wien, Austria
- Atominstitut, Technische Universität Wien, 1020 Wien, Austria
| | - M. Stahlberg
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 1050 Wien, Austria
- Atominstitut, Technische Universität Wien, 1020 Wien, Austria
| | - L. Stodolsky
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - C. Strandhagen
- Eberhard-Karls-Universität Tübingen, 72076 Tübingen, Germany
| | - R. Strauss
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, 85747 Garching, Germany
| | - C. Türkoğlu
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, 1050 Wien, Austria
- Atominstitut, Technische Universität Wien, 1020 Wien, Austria
- Present Address: School of Mathematical and Physical Sciences, University of Sussex, Brighton, BN1 9QH UK
| | - I. Usherov
- Eberhard-Karls-Universität Tübingen, 72076 Tübingen, Germany
| | - M. Willers
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, 85747 Garching, Germany
| | - V. Zema
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67100 Assergi, Italy
- GSSI-Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
- Department of Physics, Chalmers University of Technology, SE-412 96 Göteborg, Sweden
| | - J. Zeman
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University, 84248 Bratislava, Slovakia
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