Neutral Bremsstrahlung Electroluminescence in Noble Liquids Revisited

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Recent discovery of neutral bremsstrahlung (NBrS) mechanism of electroluminescence (EL) in noble gases in two-phase detectors for dark matter searches has led to a prediction that NBrS EL should be present in noble liquids as well. A rigorous theory of NBrS EL in noble liquids was developed accordingly in the framework of Cohen–Leckner and Atrazhev formalism. It has been recently followed by the first experimental observation of NBrS EL in liquid argon, which however deviates significantly from the previous theory. Given these results, we revise previous theoretical calculations of EL NBrS in noble liquids to be consistent with experiment. In particular, NBrS EL yield and spectra were calculated in this work for argon, krypton, and xenon with momentum-transfer cross section for electron scattering (instead of energy-transfer one) being used for calculation of NBrS cross section. The results for light noble liquids, helium and neon, are also reexamined.

About the authors

A. F. Buzulutskov

Budker Institute of Nuclear Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State University

Email: E.O.Shemyakina@inp.nsk.su
630090, Novosibirsk, Russia; 630090, Novosibirsk, Russia

E. A. Frolov

Budker Institute of Nuclear Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State University

Author for correspondence.
Email: E.O.Shemyakina@inp.nsk.su
630090, Novosibirsk, Russia; 630090, Novosibirsk, Russia

References

  1. D. Y. Akimov, A. I. Bolozdynya, A. F. Buzulutskov, and V. Chepel, Two-Phase Emission Detectors, World Scienti c (2021).
  2. E. Aprile et al. (XENON Collaboration), Phys. Rev. Lett. 121, 111302 (2018).
  3. P. Agnes et al. (DarkSide Collaboration), Phys. Rev. D 98, 102006 (2018).
  4. D. S. Akerib et al. (LUX Collaboration), Phys. Rev. Lett. 116, 161301 (2016).
  5. A. Buzulutskov, E. Shemyakina, A. Bondar, A. Dolgov, E. Frolov, V. Nosov, V. Oleynikov, L. Shekhtman, and A. Sokolov, Astropart. Phys. 103, 29 (2018).
  6. E. Borisova and A. Buzulutskov, Eur. Phys. J. C 81, 1128 (2021).
  7. E. Borisova and A. Buzulutskov, Europhys. Lett. 137, 24002 (2022).
  8. C. A. O. Henriques et al. (NEXT Collaboration), Phys. Rev. X 12, 021005 (2022).
  9. K. Aoyama, M. Kimura, H. Morohoshi, T. Takeda, M. Tanaka, and K. Yorita, Nucl. Instrum. Meth. A 1025, 166107 (2022).
  10. A. Milstein, S. Salnikov, and M. Kozlov, Nucl. Instrum. Meth. B 530, 48 (2022).
  11. A. Milstein, S. Salnikov, and M. Kozlov, Nucl. Instrum. Meth. B 539, 9 (2023).
  12. A. Buzulutskov, Instruments 4, 16 (2020).
  13. A. Buzulutskov, E. Frolov, E. Borisova, V. Nosov, V. Oleynikov, and A. Sokolov, eprint arXiv: 2305.08084.
  14. F. Sauli, Nucl. Instrum. Meth. A 805, 2 (2016).
  15. M. H. Cohen and J. Lekner, Phys. Rev. 158, 305 (1967).
  16. V. M. Atrazhev and E. G. Dmitriev, J. Phys. C 18, 1205 (1985).
  17. D. Y. Stewart, G. J. Barker, A. J. Bennieston, P. F. Harrison, P. K. Lightfoot, N. McConkey, B. Morgan, Y. A. Ramachers, M. Robinson, N. J. C. Spooner, and L. Thompson, J. Instrum. 5, P10005 (2010).
  18. O. B. Firsov and M. I. Chibisov, Sov. Phys. JETP 12, 1235 (1960).
  19. V. A. Kas'yanov and A. N. Starostin, Sov. Phys. JETP 21, 193 (1965).
  20. A. Dalgarno and N. F. Lane, Astrophys. J. 145, 623 (1966).
  21. L. M. Biberman and G. E. Norman, Sov. Phys.-Uspekhi 10, 52 (1967).
  22. J. Park, I. Henins, H. W. Herrmann, and G. S. Selwyn, Phys. Plasmas 7, 3141 (2000).
  23. V. G. Fastovsky, A. E. Rovinsky, and Y. V. Petrovsky, Inert Gases, Atomizdat, Moscow (1972).
  24. V. A. Kas'yanov and A. N. Starostin, Sov. J. Plasma Phys. 4, 67 (1978).
  25. P. Amedo, D. Gonzalez-D'ıaz, and B. Jones, J. Instrum. 17, C02017 (2022).
  26. E. Aprile, H. Contreras, L. W. Goetzke, A. J. M. Fernandez, M. Messina, J. Naganoma, G. Plante, A. Rizzo, P. Shagin, and R. Wall, J. Instrum. 9, P11012 (2014).
  27. A. S. Schussler, J. Burghorn, P. Wyder, B. I. Lembrikov, and R. Baptist, Appl. Phys. Lett. 77, 2786 (2000).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».