Instruments (Jan 2022)
The CYGNO Experiment
- Fernando Domingues Amaro,
- Elisabetta Baracchini,
- Luigi Benussi,
- Stefano Bianco,
- Cesidio Capoccia,
- Michele Caponero,
- Danilo Santos Cardoso,
- Gianluca Cavoto,
- André Cortez,
- Igor Abritta Costa,
- Rita Joanna da Cruz Roque,
- Emiliano Dané,
- Giorgio Dho,
- Flaminia Di Giambattista,
- Emanuele Di Marco,
- Giovanni Grilli di Cortona,
- Giulia D’Imperio,
- Francesco Iacoangeli,
- Herman Pessoa Lima Júnior,
- Guilherme Sebastiao Pinheiro Lopes,
- Amaro da Silva Lopes Júnior,
- Giovanni Maccarrone,
- Rui Daniel Passos Mano,
- Michela Marafini,
- Robert Renz Marcelo Gregorio,
- David José Gaspar Marques,
- Giovanni Mazzitelli,
- Alasdair Gregor McLean,
- Andrea Messina,
- Cristina Maria Bernardes Monteiro,
- Rafael Antunes Nobrega,
- Igor Fonseca Pains,
- Emiliano Paoletti,
- Luciano Passamonti,
- Sandro Pelosi,
- Fabrizio Petrucci,
- Stefano Piacentini,
- Davide Piccolo,
- Daniele Pierluigi,
- Davide Pinci,
- Atul Prajapati,
- Francesco Renga,
- Filippo Rosatelli,
- Alessandro Russo,
- Joaquim Marques Ferreira dos Santos,
- Giovanna Saviano,
- Neil John Curwen Spooner,
- Roberto Tesauro,
- Sandro Tomassini,
- Samuele Torelli
Affiliations
- Fernando Domingues Amaro
- LIBPhys, Department of Physics, University of Coimbra, 3004-516 Coimbra, Portugal
- Elisabetta Baracchini
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
- Luigi Benussi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Stefano Bianco
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Cesidio Capoccia
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Michele Caponero
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Danilo Santos Cardoso
- Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, Rio de Janeiro 22290-180, RJ, Brazil
- Gianluca Cavoto
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma, 00185 Roma, Italy
- André Cortez
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
- Igor Abritta Costa
- Faculdade de Engenharia, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora 36036-900, MG, Brazil
- Rita Joanna da Cruz Roque
- LIBPhys, Department of Physics, University of Coimbra, 3004-516 Coimbra, Portugal
- Emiliano Dané
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Giorgio Dho
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
- Flaminia Di Giambattista
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
- Emanuele Di Marco
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma, 00185 Roma, Italy
- Giovanni Grilli di Cortona
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Giulia D’Imperio
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma, 00185 Roma, Italy
- Francesco Iacoangeli
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma, 00185 Roma, Italy
- Herman Pessoa Lima Júnior
- Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, Rio de Janeiro 22290-180, RJ, Brazil
- Guilherme Sebastiao Pinheiro Lopes
- Faculdade de Engenharia, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora 36036-900, MG, Brazil
- Amaro da Silva Lopes Júnior
- Faculdade de Engenharia, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora 36036-900, MG, Brazil
- Giovanni Maccarrone
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Rui Daniel Passos Mano
- LIBPhys, Department of Physics, University of Coimbra, 3004-516 Coimbra, Portugal
- Michela Marafini
- Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche “Enrico Fermi”, Piazza del Viminale 1, 00184 Roma, Italy
- Robert Renz Marcelo Gregorio
- Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield, Sheffield S3 7RH, UK
- David José Gaspar Marques
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
- Giovanni Mazzitelli
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Alasdair Gregor McLean
- Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield, Sheffield S3 7RH, UK
- Andrea Messina
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma, 00185 Roma, Italy
- Cristina Maria Bernardes Monteiro
- LIBPhys, Department of Physics, University of Coimbra, 3004-516 Coimbra, Portugal
- Rafael Antunes Nobrega
- Faculdade de Engenharia, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora 36036-900, MG, Brazil
- Igor Fonseca Pains
- Faculdade de Engenharia, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora 36036-900, MG, Brazil
- Emiliano Paoletti
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Luciano Passamonti
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Sandro Pelosi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma, 00185 Roma, Italy
- Fabrizio Petrucci
- Dipartimento di Matematica e Fisica, Università Roma TRE, 00146 Roma, Italy
- Stefano Piacentini
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma, 00185 Roma, Italy
- Davide Piccolo
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Daniele Pierluigi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Davide Pinci
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma, 00185 Roma, Italy
- Atul Prajapati
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
- Francesco Renga
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma, 00185 Roma, Italy
- Filippo Rosatelli
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Alessandro Russo
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Joaquim Marques Ferreira dos Santos
- LIBPhys, Department of Physics, University of Coimbra, 3004-516 Coimbra, Portugal
- Giovanna Saviano
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Neil John Curwen Spooner
- Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield, Sheffield S3 7RH, UK
- Roberto Tesauro
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Sandro Tomassini
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, 00044 Frascati, Italy
- Samuele Torelli
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
- DOI
- https://doi.org/10.3390/instruments6010006
- Journal volume & issue
-
Vol. 6,
no. 1
p. 6
Abstract
The search for a novel technology able to detect and reconstruct nuclear and electron recoil events with the energy of a few keV has become more and more important now that large regions of high-mass dark matter (DM) candidates have been excluded. Moreover, a detector sensitive to incoming particle direction will be crucial in the case of DM discovery to open the possibility of studying its properties. Gaseous time projection chambers (TPC) with optical readout are very promising detectors combining the detailed event information provided by the TPC technique with the high sensitivity and granularity of latest-generation scientific light sensors. The CYGNO experiment (a CYGNus module with Optical readout) aims to exploit the optical readout approach of multiple-GEM structures in large volume TPCs for the study of rare events as interactions of low-mass DM or solar neutrinos. The combined use of high-granularity sCMOS cameras and fast light sensors allows the reconstruction of the 3D direction of the tracks, offering good energy resolution and very high sensitivity in the few keV energy range, together with a very good particle identification useful for distinguishing nuclear recoils from electronic recoils. This experiment is part of the CYGNUS proto-collaboration, which aims at constructing a network of underground observatories for directional DM search. A one cubic meter demonstrator is expected to be built in 2022/23 aiming at a larger scale apparatus (30 m3–100 m3) at a later stage.
Keywords