European Physical Journal C: Particles and Fields (Jul 2019)
Background model of the CUPID-0 experiment
- O. Azzolini,
- J. W. Beeman,
- F. Bellini,
- M. Beretta,
- M. Biassoni,
- C. Brofferio,
- C. Bucci,
- S. Capelli,
- L. Cardani,
- P. Carniti,
- N. Casali,
- D. Chiesa,
- M. Clemenza,
- O. Cremonesi,
- A. Cruciani,
- I. Dafinei,
- S. Di Domizio,
- F. Ferroni,
- L. Gironi,
- A. Giuliani,
- P. Gorla,
- C. Gotti,
- G. Keppel,
- M. Martinez,
- S. Nagorny,
- M. Nastasi,
- S. Nisi,
- C. Nones,
- D. Orlandi,
- L. Pagnanini,
- M. Pallavicini,
- L. Pattavina,
- M. Pavan,
- G. Pessina,
- V. Pettinacci,
- S. Pirro,
- S. Pozzi,
- E. Previtali,
- A. Puiu,
- C. Rusconi,
- K. Schäffner,
- C. Tomei,
- M. Vignati,
- A. Zolotarova
Affiliations
- O. Azzolini
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro
- J. W. Beeman
- Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- F. Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- M. Beretta
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- M. Biassoni
- INFN-Sezione di Milano-Bicocca
- C. Brofferio
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- C. Bucci
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- S. Capelli
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- L. Cardani
- INFN-Sezione di Roma
- P. Carniti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- N. Casali
- INFN-Sezione di Roma
- D. Chiesa
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- M. Clemenza
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- O. Cremonesi
- INFN-Sezione di Milano-Bicocca
- A. Cruciani
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- I. Dafinei
- INFN-Sezione di Roma
- S. Di Domizio
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova
- F. Ferroni
- INFN-Sezione di Roma
- L. Gironi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- A. Giuliani
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Université Paris-Saclay
- P. Gorla
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- C. Gotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- G. Keppel
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro
- M. Martinez
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- S. Nagorny
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- M. Nastasi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- S. Nisi
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- C. Nones
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay
- D. Orlandi
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- L. Pagnanini
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- M. Pallavicini
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova
- L. Pattavina
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- M. Pavan
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- G. Pessina
- INFN-Sezione di Milano-Bicocca
- V. Pettinacci
- INFN-Sezione di Roma
- S. Pirro
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- S. Pozzi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- E. Previtali
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- A. Puiu
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- C. Rusconi
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- K. Schäffner
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- C. Tomei
- INFN-Sezione di Roma
- M. Vignati
- INFN-Sezione di Roma
- A. Zolotarova
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay
- DOI
- https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-019-7078-8
- Journal volume & issue
-
Vol. 79,
no. 7
pp. 1 – 16
Abstract
Abstract CUPID-0 is the first large mass array of enriched Zn$$^{82}$$ 82 Se scintillating low temperature calorimeters, operated at LNGS since 2017. During its first scientific runs, CUPID-0 collected an exposure of 9.95 kg year. Thanks to the excellent rejection of $$\alpha $$ α particles, we attained the lowest background ever measured with thermal detectors in the energy region where we search for the signature of $$^{82}\hbox {Se}$$ 82Se neutrinoless double beta decay. In this work we develop a model to reconstruct the CUPID-0 background over the whole energy range of experimental data. We identify the background sources exploiting their distinctive signatures and we assess their extremely low contribution [down to $$\sim 10^{-4}$$ ∼10-4 counts/(keV kg year)] in the region of interest for $$^{82}\hbox {Se}$$ 82Se neutrinoless double beta decay search. This result represents a crucial step towards the comprehension of the background in experiments based on scintillating calorimeters and in next generation projects such as CUPID.