European Physical Journal C: Particles and Fields (Dec 2017)
Low energy analysis techniques for CUORE
- C. Alduino,
- K. Alfonso,
- D. R. Artusa,
- F. T. Avignone,
- O. Azzolini,
- G. Bari,
- J. W. Beeman,
- F. Bellini,
- G. Benato,
- A. Bersani,
- M. Biassoni,
- A. Branca,
- C. Brofferio,
- C. Bucci,
- A. Camacho,
- A. Caminata,
- L. Canonica,
- X. G. Cao,
- S. Capelli,
- L. Cappelli,
- L. Cardani,
- P. Carniti,
- N. Casali,
- L. Cassina,
- D. Chiesa,
- N. Chott,
- M. Clemenza,
- S. Copello,
- C. Cosmelli,
- O. Cremonesi,
- R. J. Creswick,
- J. S. Cushman,
- A. D’Addabbo,
- D. D’Aguanno,
- I. Dafinei,
- C. J. Davis,
- S. Dell’Oro,
- M. M. Deninno,
- S. Di Domizio,
- M. L. Di Vacri,
- A. Drobizhev,
- D. Q. Fang,
- M. Faverzani,
- E. Ferri,
- F. Ferroni,
- E. Fiorini,
- M. A. Franceschi,
- S. J. Freedman,
- B. K. Fujikawa,
- A. Giachero,
- L. Gironi,
- A. Giuliani,
- L. Gladstone,
- P. Gorla,
- C. Gotti,
- T. D. Gutierrez,
- E. E. Haller,
- K. Han,
- E. Hansen,
- K. M. Heeger,
- R. Hennings-Yeomans,
- H. Z. Huang,
- R. Kadel,
- G. Keppel,
- Yu. G. Kolomensky,
- A. Leder,
- C. Ligi,
- K. E. Lim,
- Y. G. Ma,
- M. Maino,
- L. Marini,
- M. Martinez,
- R. H. Maruyama,
- Y. Mei,
- N. Moggi,
- S. Morganti,
- P. J. Mosteiro,
- T. Napolitano,
- M. Nastasi,
- C. Nones,
- E. B. Norman,
- V. Novati,
- A. Nucciotti,
- T. O’Donnell,
- J. L. Ouellet,
- C. E. Pagliarone,
- M. Pallavicini,
- V. Palmieri,
- L. Pattavina,
- M. Pavan,
- G. Pessina,
- G. Piperno,
- C. Pira,
- S. Pirro,
- S. Pozzi,
- E. Previtali,
- C. Rosenfeld,
- C. Rusconi,
- M. Sakai,
- S. Sangiorgio,
- D. Santone,
- B. Schmidt,
- J. Schmidt,
- N. D. Scielzo,
- V. Singh,
- M. Sisti,
- A. R. Smith,
- L. Taffarello,
- F. Terranova,
- C. Tomei,
- M. Vignati,
- S. L. Wagaarachchi,
- B. S. Wang,
- H. W. Wang,
- B. Welliver,
- J. Wilson,
- L. A. Winslow,
- T. Wise,
- A. Woodcraft,
- L. Zanotti,
- G. Q. Zhang,
- S. Zimmermann,
- S. Zucchelli
Affiliations
- C. Alduino
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- K. Alfonso
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- D. R. Artusa
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- F. T. Avignone
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- O. Azzolini
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro
- G. Bari
- INFN-Sezione di Bologna
- J. W. Beeman
- Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- F. Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- G. Benato
- Department of Physics, University of California
- A. Bersani
- INFN-Sezione di Genova
- M. Biassoni
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- A. Branca
- INFN-Sezione di Padova
- C. Brofferio
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- C. Bucci
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- A. Camacho
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro
- A. Caminata
- INFN-Sezione di Genova
- L. Canonica
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- X. G. Cao
- Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Applied Physics
- S. Capelli
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- L. Cappelli
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- L. Cardani
- INFN-Sezione di Roma
- P. Carniti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- N. Casali
- INFN-Sezione di Roma
- L. Cassina
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- D. Chiesa
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- N. Chott
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- M. Clemenza
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- S. Copello
- INFN-Sezione di Genova
- C. Cosmelli
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- O. Cremonesi
- INFN-Sezione di Milano Bicocca
- R. J. Creswick
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- J. S. Cushman
- Department of Physics, Yale University
- A. D’Addabbo
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- D. D’Aguanno
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- I. Dafinei
- INFN-Sezione di Roma
- C. J. Davis
- Department of Physics, Yale University
- S. Dell’Oro
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- M. M. Deninno
- INFN-Sezione di Bologna
- S. Di Domizio
- INFN-Sezione di Genova
- M. L. Di Vacri
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- A. Drobizhev
- Department of Physics, University of California
- D. Q. Fang
- Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Applied Physics
- M. Faverzani
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- E. Ferri
- INFN-Sezione di Milano Bicocca
- F. Ferroni
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- E. Fiorini
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- M. A. Franceschi
- INFN-Laboratori Nazionali di Frascati
- S. J. Freedman
- Department of Physics, University of California
- B. K. Fujikawa
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- A. Giachero
- INFN-Sezione di Milano Bicocca
- L. Gironi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- A. Giuliani
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Université Paris-Saclay
- L. Gladstone
- Massachusetts Institute of Technology
- P. Gorla
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- C. Gotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- T. D. Gutierrez
- Physics Department, California Polytechnic State University
- E. E. Haller
- Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- K. Han
- Department of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University
- E. Hansen
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- K. M. Heeger
- Department of Physics, Yale University
- R. Hennings-Yeomans
- Department of Physics, University of California
- H. Z. Huang
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- R. Kadel
- Physics Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- G. Keppel
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro
- Yu. G. Kolomensky
- Department of Physics, University of California
- A. Leder
- Massachusetts Institute of Technology
- C. Ligi
- INFN-Laboratori Nazionali di Frascati
- K. E. Lim
- Department of Physics, Yale University
- Y. G. Ma
- Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Applied Physics
- M. Maino
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- L. Marini
- INFN-Sezione di Genova
- M. Martinez
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- R. H. Maruyama
- Department of Physics, Yale University
- Y. Mei
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- N. Moggi
- INFN-Sezione di Bologna
- S. Morganti
- INFN-Sezione di Roma
- P. J. Mosteiro
- INFN-Sezione di Roma
- T. Napolitano
- INFN-Laboratori Nazionali di Frascati
- M. Nastasi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- C. Nones
- Service de Physique des Particules, CEA/Saclay
- E. B. Norman
- Lawrence Livermore National Laboratory
- V. Novati
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Université Paris-Saclay
- A. Nucciotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- T. O’Donnell
- Center for Neutrino Physics, Virginia Polytechnic Institute and State University
- J. L. Ouellet
- Massachusetts Institute of Technology
- C. E. Pagliarone
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- M. Pallavicini
- INFN-Sezione di Genova
- V. Palmieri
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro
- L. Pattavina
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- M. Pavan
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- G. Pessina
- INFN-Sezione di Milano Bicocca
- G. Piperno
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- C. Pira
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro
- S. Pirro
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- S. Pozzi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- E. Previtali
- INFN-Sezione di Milano Bicocca
- C. Rosenfeld
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- C. Rusconi
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- M. Sakai
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- S. Sangiorgio
- Lawrence Livermore National Laboratory
- D. Santone
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- B. Schmidt
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- J. Schmidt
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- N. D. Scielzo
- Lawrence Livermore National Laboratory
- V. Singh
- Department of Physics, University of California
- M. Sisti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- A. R. Smith
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- L. Taffarello
- INFN-Sezione di Padova
- F. Terranova
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- C. Tomei
- INFN-Sezione di Roma
- M. Vignati
- INFN-Sezione di Roma
- S. L. Wagaarachchi
- Department of Physics, University of California
- B. S. Wang
- Lawrence Livermore National Laboratory
- H. W. Wang
- Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Applied Physics
- B. Welliver
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- J. Wilson
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- L. A. Winslow
- Massachusetts Institute of Technology
- T. Wise
- Department of Physics, Yale University
- A. Woodcraft
- SUPA, Institute for Astronomy, University of Edinburgh
- L. Zanotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- G. Q. Zhang
- Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Applied Physics
- S. Zimmermann
- Engineering Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- S. Zucchelli
- INFN-Sezione di Bologna
- DOI
- https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-017-5433-1
- Journal volume & issue
-
Vol. 77,
no. 12
pp. 1 – 11
Abstract
Abstract CUORE is a tonne-scale cryogenic detector operating at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) that uses tellurium dioxide bolometers to search for neutrinoless double-beta decay of $$^{130}$$ 130 Te. CUORE is also suitable to search for low energy rare events such as solar axions or WIMP scattering, thanks to its ultra-low background and large target mass. However, to conduct such sensitive searches requires improving the energy threshold to 10 keV. In this paper, we describe the analysis techniques developed for the low energy analysis of CUORE-like detectors, using the data acquired from November 2013 to March 2015 by CUORE-0, a single-tower prototype designed to validate the assembly procedure and new cleaning techniques of CUORE. We explain the energy threshold optimization, continuous monitoring of the trigger efficiency, data and event selection, and energy calibration at low energies in detail. We also present the low energy background spectrum of CUORE-0 below $$60 \, \mathrm {keV}$$ 60 keV . Finally, we report the sensitivity of CUORE to WIMP annual modulation using the CUORE-0 energy threshold and background, as well as an estimate of the uncertainty on the nuclear quenching factor from nuclear recoils inCUORE-0.