Small scale direct dark matter search experiments

Experiments based on noble liquids and solid state cryogenic detectors have had a leading role in the direct detection of dark matter. But smaller scale projects can help to explore the new dark matter landscape with advanced, ultra-sensitive detectors based on recently developed technologies. Here, the physics case of different types of small scale dark matter experiments will be presented and many of them will be reviewed, highlighting the detection techniques and summarizing their properties, results and status

Background evaluation of the ANAIS dark matter experiment in different configurations: towards a final design

INTRODUCCIÓN Y MOTIVACIÓN DE LA TESIS Existen numerosas evidencias de que la mayor parte de la materia del Universo es "oscura", y diversos experimentos se han dedicado a su detección directa con diferentes blancos y técnicas. Hasta la fecha, sólo el experimento DAMA/LIBRA, en el Laboratorio Nacional del Gran Sasso, Italia, ha reivindicado una señal positiva de modulación anual como la que se espera que produzcan las partículas de materia oscura que constituyen el halo de nuestra galaxia, que no es compatible ni con fondos convencionales ni con los variados efectos sistemáticos propuestos. El proyecto ANAIS, desarrollado por la Universidad de Zaragoza, tiene como objetivo la confirmación de la señal positiva de DAMA/LIBRA usando el mismo blanco y técnica de detección. DESARROLLO TEÓRICO ANAIS-112 usará 112.5 kg de NaI(Tl) ultrapuro en nueve detectores. Se ha llevado a cabo un extenso trabajo para caracterizar y cuantificar las contribuciones al fondo radiactivo de los diferentes prototipos considerados. En este trabajo se presentan los resultados de los cuatro primeros detectores fabricados por la compañía Alpha Spectra (D0-D3), basados en medidas en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc y simulaciones por Monte Carlo. CONCLUSIÓN Los modelos de fondo construidos para los detectores D0, D1 y D2, así como los resultados preliminares de D3, describen satisfactoriamente los datos medidos en diferentes condiciones de análisis. La inclusión de algunas hipótesis adicionales, como la presencia de isótopos cosmogénicos que no pueden ser cuantificados directamente o la contaminación parcial de 210Pb en la superficie, mejoran significativamente la concordancia del modelo con los datos reales. El detector D2 presenta el mejor fondo medido hasta la fecha, pero se espera mejorarlo todavía más en ANAIS-112 gracias al incremento del poder de rechazo en un montaje multimodular, que permita eliminar coincidencias, y un mayor control de la radiopureza de los módulos restantes. Además, se han evaluado las perspectivas de fondo para el experimento completo, teniendo en cuenta el diseño planeado para ANAIS-112, así como otros escenarios hipotéticos, como una matriz de detectores de NaI(Tl) correspondiente a 250 kg, o el uso de un veto de centelleo líquido. Finalmente, la sensibilidad de ANAIS en la búsqueda de la modulación anual de la señal de materia oscura ha sido evaluada en diferentes configuraciones experimentales y condiciones de fondo, confirmando que ANAIS-112 con el fondo ya obtenido en D2 podrá explorar la señal de DAMA/LIBRA. BIBLIOGRAFÍA - R. Bernabei, P. Belli, F. Cappella et al., Final model independent results of DAMA/LIBRA-phase 1 and perspectives of phase 2, Phys. Part. Nuclei 46, 138 (2015). - M. Martínez, Diseño de un prototipo para un experimento de detección directa de materia oscura mediante modulación anual con centelleadores de ioduro de sodio, Tesis Doctoral, Universidad de Zaragoza, 2006. - C. Cuesta et al., Analysis of the 40K contamination in NaI(Tl) crystals from different providers, Int. J. Mod. Phys. A 29, 1443010 (2014). - C. Cuesta et al., Bulk NaI(Tl) scintillation low energy events selection with the ANAIS-0 module, Eur. Phys. J. C 74, 3150 (2014). - C. Cuesta, ANAIS-0: Feasibility study for a 250 kg NaI(Tl) dark matter search experiment at the Canfranc Underground Laboratory, Tesis Doctoral, Universidad de Zaragoza (2013). - M.A. Oliván, Design, scale-up and characterization of the data acquisition system for the ANAIS dark matter experiment, Tesis Doctoral, Universidad de Zaragoza, (2016). - J. Amaré et al., Assessment of backgrounds of the ANAIS experiment for dark matter direct detection, Eur. Phys. J. C 76, 429 (2016)

Estudio de la activación cosmogénica en detectores de NaI(Tl) para la búsqueda de materia oscura en el laboratorio subterráneo de Canfranc

En este trabajo se ha estimado el ritmo de producción de los isótopos 109Cd y 113Sn en cristales de NaI(Tl) usados en el laboratorio subterráneo de Canfranc para la búsqueda de materia oscura, ya que se produce una activación cosmogénica debida a la exposición a los rayos cósmicos en la superficie terrestre. El estudio se ha realizado a partir de los datos tomados por el experimento ANAIS con sus nueve detectores en diversos montajes en un rango temporal de varios años. También se ha realizado una simulación con el programa Geant4, usando un código ya desarrollado para el experimento ANAIS, para obtener el efecto de estos isótopos y comparar la señal simulada a partir de los ritmos estimados con la medida

Solving Color Reproducibility between Digital Devices: A Robust Approach of Smartphones Color Management for Chemical (Bio)Sensors

In the past twelve years, digital image colorimetry (DIC) on smartphones has acquired great importance as an alternative to the most common analytical techniques. This analysis method is based on fast, low-cost, and easily-accessible technology, which can provide quantitative information about an analyte through the color changes of a digital image. Despite the fact that DIC is very widespread, it is not exempt from a series of problems that are not fully resolved yet, such as variability of the measurements between smartphones, image format in which color information is stored, power distribution of the illuminant used for the measurements, among others. This article proposes a methodology for the standardization and correction of these problems using self-developed software, together with the use of a 3D printed light box. This methodology is applied to three different colorimetric analyses using different types and brands of smartphones, proving that comparable measurements between devices can be achieved. As color can be related to many target analytes, establishing this measurement methodology can lead to new control analysis applicable to diverse sectors such as alimentary, industrial, agrarian, or sanitary

Analysis of the 40K contamination in NaI(Tl) crystals from different providers in the frame of the ANAIS project

NaI(Tl) large crystals are applied in the search for galactic dark matter particles through their elastic scattering off the target nuclei in the detector by measuring the scintillation signal produced. However, energies deposited in the form of nuclear recoils are small, which added to the low efficiency to convert that energy into scintillation, makes that events at or very near the energy threshold, attributed either to radioactive backgrounds or to spurious noise (non-bulk NaI(Tl) scintillation events), can compromise the sensitivity goals of such an experiment. DAMA/LIBRA experiment, using 250 kg NaI(Tl) target, reported first evidence of the presence of an annual modulation in the detection rate compatible with that expected for a dark matter signal just in the region below 6 keVee (electron equivalent energy). In the frame of the ANAIS (Annual modulation with NaI Scintillators) dark matter search project a large and long effort has been carried out in order to understand the origin of events at very low energy in large sodium iodide detectors and develop convenient filters to reject those non attributable to scintillation in the bulk NaI(Tl) crystal. 40K is probably the most relevant radioactive contaminant in the bulk for NaI(Tl) detectors because of its important contribution to the background at very low energy. ANAIS goal is to achieve levels at or below 20 ppb natural potassium. In this paper we will report on our effort to determine the 40K contamination in several NaI(Tl) crystals, by measuring in coincidence between two (or more) of them. Results obtained for the 40K content of crystals from different providers will be compared and prospects of the ANAIS dark matter search experiment will be briefly reviewed.Comment: Submitted to International Journal of Modern Physics

Estudio de la actividad de 7Be en aire

En este trabajo se presenta, en una primera parte, la determinación de la concentración de la actividad de Be7 con las muestras de aire recogidas por la Estación de Muestreo de Zaragoza durante varios meses de 2020 y 2021. En la segunda parte del trabajo se realiza el estudio de la variación de concentración de actividad de Be7 en función de diversos parámetros geográficos, estacionales o relacionados con el ciclo solar, utilizando los datos históricos de la actividad de Be7 ofrecidos por el CSN y por el JRC (Joint Research Centre) Data Catalogue.<br /

LAB Bacteriocins Controlling the Food Isolated (Drug-Resistant) Staphylococci

Staphylococci are a group of microorganisms that can be often found in processed food and theymight pose a risk for human health. In this study we have determined the content of staphylococci in 7 different fresh goat-milk cheeses. These bacteria were present in all of them, ranging from 103 to 106 CFU/g based on growth on selective media. Thus, a set of 97 colonies was randomly picked for phenotypic and genotypic identification. They could be clustered by RAPD-PCR in 10 genotypes, which were assigned by 16S rDNA sequencing to four Staphylococcus species: Staphylococcus aureus, Staphylococcus chromogenes, S. simulans, and S. xylosus. Representative strains of these species (n = 25) were tested for antibiotic sensitivity, and 11 of them were resistant to at least one of the antibiotics tested, including erythromycin, amoxicillin-clavulanic acid and oxacillin. We also tested two bacteriocins produced by lactic acid bacteria (LAB), namely the circular bacteriocin AS-48 and the lantibiotic nisin. These peptides have different mechanism of action at the membrane level. Nevertheless, both were able to inhibit staphylococci growth at low concentrations ranging between 0.16–0.73μM for AS-48 and 0.02–0.23μM for nisin, including the strains that displayed antibiotic resistance. The combined effect of these bacteriocins were tested and the fractional inhibitory concentration index (FICI) was calculated. Remarkably, upon combination, they were active at the low micromolar range with a significant reduction of the minimal inhibitory concentration. Our data confirms synergistic effect, either total or partial, between AS-48 and nisin for the control of staphylococci and including antibiotic resistant strains. Collectively, these results indicate that the combined use of AS-48 and nisin could help controlling (pathogenic) staphylococci in food processing and preventing antibiotic-resistant strains reaching the consumer in the final products.This research was funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (SAF2013-48971-C2-1-R project), including funds from the European Regional Development Fundings (ERDF) and the Research Group General (BIO160, UGR

Córdoba metropolitana en escenarios de futuro. Aportes para una estrategia de ordenamiento urbano-territorial

Ponencia presentada en el XXXIV Encuentro y XIX Congreso ARQUISUR 2015. La Plata, Buenos Aires.En esta ponencia nos proponemos presentar los resultados de una ejercitación que estamos desarrollando en el taller de la Cátedra Urbanismo IIA "materia de 5º año de la Carrera de Arquitectura de la FAUD, UNC". En esta primera experiencia de este tipo de trabajo pretendemos reflexionar desde una mirada crítico-valorativa sobre la situación actual de la ciudad de Córdoba en su contexto metropolitano y sus posibles escenarios de futuro. La ciudad de Córdoba "2.320.000 habitantes según datos del Censo 2010" es la capital de la Provincia homónima de la República Argentina y principal centro de su región metropolitana ?ciudad y región concentran el 55% de la población provincial?, contexto territorial que tiene una fuerte influencia en su configuración estructural; la misma se puede apreciar en la conformación fuertemente radiocéntrica de la planta urbana determinada por las vías de acceso regional y en los procesos de conurbación existentes en el corredor Noroeste. Además se producen particulares dinámicas socio-económicas ?con gran movilidad de la población y de las actividades? con sus consecuentes impactos ambientales que requieren un estudio atento de los escenarios tendenciales.También queremos compartir alternativas de experiencias pedagógicas abordadas en el contexto de los talleres de proyecto.http://congresos.unlp.edu.ar/index.php/CA/CA2015/paper/view/2977/740.pdfFil: Sánchez, Mónica Elisa. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño; ArgentinaFil: Cebrián, Victoria. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño; ArgentinaFil: Martínez, Mónica Susana. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño; ArgentinaFil: Rosa, Sebastián. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño; ArgentinaFil: Ruíz, Jorge Mario. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño; ArgentinaFil: Torres, César. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño; ArgentinaDiseño Arquitectónic

Dark Matter Annual Modulation Results from the ANAIS-112 Experiment

An annual modulation in the interaction rate of galactic dark matter particles is foreseen due to Earth’s movement around the Sun; the DAMA/LIBRA observation of a modulation signal compatible with expectations has intrigued the community for twenty years. The ANAIS-112 experiment, with a target of 112.5 kg of NaI(Tl), has been running smoothly at the Canfranc Underground Laboratory (Spain) since 2017. It aims to test this observation using the same detection technique and target. Results on the modulation search from two years of data (220.7 kg·y) have been presented and the analysis of three years (313.6 kg·y) is underway. Under the hypothesis of modulation, the deduced amplitudes from best fits are in all cases compatible with zero for the two energy regions at [2–6] and [1–6] keV; the results agree with the expected sensitivity for the considered exposure and fully support the goal of achieving a 3σ sensitivity to explore the DAMA/LIBRA result for a five-year operation. Here, the ANAIS-112 set-up and performance will be briefly recapped and the annual modulation results and prospects will be discussed