European Physical Journal C: Particles and Fields (Mar 2022)
Probing spin-dependent dark matter interactions with $$^6$$ 6 Li
- G. Angloher,
- G. Benato,
- A. Bento,
- E. Bertoldo,
- A. Bertolini,
- R. Breier,
- C. Bucci,
- L. Canonica,
- A. D’Addabbo,
- S. Di Lorenzo,
- L. Einfalt,
- A. Erb,
- F. v. Feilitzsch,
- N. Ferreiro Iachellini,
- S. Fichtinger,
- D. Fuchs,
- A. Fuss,
- A. Garai,
- V. M. Ghete,
- P. Gorla,
- S. Gupta,
- D. Hauff,
- M. Ješkovský,
- J. Jochum,
- M. Kaznacheeva,
- A. Kinast,
- H. Kluck,
- H. Kraus,
- A. Langenkämper,
- M. Mancuso,
- L. Marini,
- V. Mokina,
- A. Nilima,
- M. Olmi,
- T. Ortmann,
- C. Pagliarone,
- V. Palušová,
- L. Pattavina,
- F. Petricca,
- W. Potzel,
- P. Povinec,
- F. Pröbst,
- F. Pucci,
- F. Reindl,
- J. Rothe,
- K. Schäffner,
- J. Schieck,
- D. Schmiedmayer,
- S. Schönert,
- C. Schwertner,
- M. Stahlberg,
- L. Stodolsky,
- C. Strandhagen,
- R. Strauss,
- I. Usherov,
- F. Wagner,
- M. Willers,
- V. Zema
Affiliations
- G. Angloher
- Max-Planck-Institut für Physik
- G. Benato
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- A. Bento
- Max-Planck-Institut für Physik
- E. Bertoldo
- Max-Planck-Institut für Physik
- A. Bertolini
- 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
- L. Einfalt
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- A. Erb
- Physik-Department and ORIGINS Excellence Cluster, Technische Universität München
- F. v. Feilitzsch
- Physik-Department and ORIGINS Excellence Cluster, Technische Universität München
- N. Ferreiro Iachellini
- Max-Planck-Institut für Physik
- S. Fichtinger
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- D. Fuchs
- Max-Planck-Institut für Physik
- A. Fuss
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- A. Garai
- Max-Planck-Institut für Physik
- V. M. Ghete
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- P. Gorla
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- S. Gupta
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- D. Hauff
- Max-Planck-Institut für Physik
- M. Ješkovský
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- J. Jochum
- Eberhard-Karls-Universität Tübingen
- M. Kaznacheeva
- Physik-Department and ORIGINS Excellence Cluster, Technische Universität München
- A. Kinast
- Physik-Department and ORIGINS Excellence Cluster, 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 ORIGINS Excellence Cluster, Technische Universität München
- M. Mancuso
- Max-Planck-Institut für Physik
- L. Marini
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- V. Mokina
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- A. Nilima
- Max-Planck-Institut für Physik
- M. Olmi
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- T. Ortmann
- Physik-Department and ORIGINS Excellence Cluster, Technische Universität München
- C. Pagliarone
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- V. Palušová
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- L. Pattavina
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- F. Petricca
- Max-Planck-Institut für Physik
- W. Potzel
- Physik-Department and ORIGINS Excellence Cluster, Technische Universität München
- P. Povinec
- Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University
- F. Pröbst
- Max-Planck-Institut für Physik
- F. Pucci
- Max-Planck-Institut für Physik
- F. Reindl
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- J. Rothe
- Physik-Department and ORIGINS Excellence Cluster, Technische Universität München
- K. Schäffner
- Max-Planck-Institut für Physik
- J. Schieck
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- D. Schmiedmayer
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- S. Schönert
- Physik-Department and ORIGINS Excellence Cluster, Technische Universität München
- C. Schwertner
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- M. Stahlberg
- Max-Planck-Institut für Physik
- L. Stodolsky
- Max-Planck-Institut für Physik
- C. Strandhagen
- Eberhard-Karls-Universität Tübingen
- R. Strauss
- Physik-Department and ORIGINS Excellence Cluster, Technische Universität München
- I. Usherov
- Eberhard-Karls-Universität Tübingen
- F. Wagner
- Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
- M. Willers
- Physik-Department and ORIGINS Excellence Cluster, Technische Universität München
- V. Zema
- Max-Planck-Institut für Physik
- DOI
- https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-022-10140-3
- Journal volume & issue
-
Vol. 82,
no. 3
pp. 1 – 4
Abstract
Abstract CRESST is one of the most prominent direct detection experiments for dark matter particles with sub-GeV/c $$^2$$ 2 mass. One of the advantages of the CRESST experiment is the possibility to include a large variety of nuclides in the target material used to probe dark matter interactions. In this work, we discuss in particular the interactions of dark matter particles with protons and neutrons of $$^{6}$$ 6 Li. This is now possible thanks to new calculations on nuclear matrix elements of this specific isotope of Li. To show the potential of using this particular nuclide for probing dark matter interactions, we used the data collected previously by a CRESST prototype based on LiAlO $$_2$$ 2 and operated in an above ground test-facility at Max-Planck-Institut für Physik in Munich, Germany. In particular, the inclusion of $$^{6}$$ 6 Li in the limit calculation drastically improves the result obtained for spin-dependent interactions with neutrons in the whole mass range. The improvement is significant, greater than two order of magnitude for dark matter masses below 1 GeV/c $$^2$$ 2 , compared to the limit previously published with the same data.