European Physical Journal C: Particles and Fields (Oct 2019)
Geant4-based electromagnetic background model for the CRESST dark matter experiment
- A. H. Abdelhameed,
- G. Angloher,
- P. Bauer,
- A. Bento,
- E. Bertoldo,
- R. Breier,
- C. Bucci,
- L. Canonica,
- A. D’Addabbo,
- S. Di Lorenzo,
- A. Erb,
- F. v. Feilitzsch,
- N. Ferreiro Iachellini,
- S. Fichtinger,
- A. Fuss,
- P. Gorla,
- D. Hauff,
- M. Jes̆kovský,
- J. Jochum,
- J. Kaizer,
- A. Kinast,
- H. Kluck,
- H. Kraus,
- A. Langenkämper,
- M. Mancuso,
- V. Mokina,
- E. Mondragón,
- M. Olmi,
- T. Ortmann,
- C. Pagliarone,
- V. Palus̆ová,
- L. Pattavina,
- F. Petricca,
- W. Potzel,
- P. Povinec,
- F. Pröbst,
- F. Reindl,
- J. Rothe,
- K. Schäffner,
- J. Schieck,
- V. Schipperges,
- D. Schmiedmayer,
- S. Schönert,
- C. Schwertner,
- M. Stahlberg,
- L. Stodolsky,
- C. Strandhagen,
- R. Strauss,
- C. Türkoğlu,
- I. Usherov,
- M. Willers,
- V. Zema,
- J. Zeman
Affiliations
- A. H. Abdelhameed
- Max-Planck-Institut für Physik
- G. Angloher
- Max-Planck-Institut für Physik
- P. Bauer
- Max-Planck-Institut für Physik
- A. Bento
- Max-Planck-Institut für Physik
- E. Bertoldo
- Max-Planck-Institut für Physik
- R. Breier
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- C. Bucci
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- L. Canonica
- Max-Planck-Institut für Physik
- A. D’Addabbo
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- S. Di Lorenzo
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- A. Erb
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München
- F. v. Feilitzsch
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München
- N. Ferreiro Iachellini
- Max-Planck-Institut für Physik
- S. Fichtinger
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- A. Fuss
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- P. Gorla
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- D. Hauff
- Max-Planck-Institut für Physik
- M. Jes̆kovský
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- J. Jochum
- Eberhard-Karls-Universität Tübingen
- J. Kaizer
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- A. Kinast
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München
- H. Kluck
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- H. Kraus
- Department of Physics, University of Oxford
- A. Langenkämper
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München
- M. Mancuso
- Max-Planck-Institut für Physik
- V. Mokina
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- E. Mondragón
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München
- M. Olmi
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- T. Ortmann
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München
- C. Pagliarone
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- V. Palus̆ová
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- L. Pattavina
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München
- F. Petricca
- Max-Planck-Institut für Physik
- W. Potzel
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München
- P. Povinec
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- F. Pröbst
- Max-Planck-Institut für Physik
- F. Reindl
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- J. Rothe
- Max-Planck-Institut für Physik
- K. Schäffner
- Max-Planck-Institut für Physik
- J. Schieck
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- V. Schipperges
- Eberhard-Karls-Universität Tübingen
- D. Schmiedmayer
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- S. Schönert
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München
- C. Schwertner
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- M. Stahlberg
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- L. Stodolsky
- Max-Planck-Institut für Physik
- C. Strandhagen
- Eberhard-Karls-Universität Tübingen
- R. Strauss
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München
- C. Türkoğlu
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- I. Usherov
- Eberhard-Karls-Universität Tübingen
- M. Willers
- Physik-Department and Excellence Cluster Universe, Technische Universität München
- V. Zema
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- J. Zeman
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- DOI
- https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-019-7385-0
- Journal volume & issue
-
Vol. 79,
no. 10
pp. 1 – 18
Abstract
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 $$\mathrm {CaWO_4}$$ CaWO4 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 $$(68 \pm 16)\,\mathrm {\%}$$ (68±16)% of the electromagnetic background in the energy range between 1 and $$40\,\mathrm {keV}$$ 40keV .
