First Indication of Solar
B8
Neutrinos via Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering with XENONnT
Authors: Aprile E. , Aalbers J. , Abe K. , Ahmed Maouloud S. , Althueser L. , Andrieu B. , Angelino E. , Antón Martin D. , Arneodo F. , Baudis L. , Bazyk M. , Bellagamba L. , Biondi R. , Bismark A. , Boese K. , Brown A. , Bruno G. , Budnik R. , Cai C. , Capelli C. , Cardoso J. M. R. , Cimental Chávez A. P. , Colijn A. P. , Conrad J. , Cuenca-García J. J. , D’Andrea V. , Daniel Garcia L. C. , Decowski M. P. , Deisting A. , Di Donato C. , Di Gangi P. , Diglio S. , Eitel K. , Elykov A. , Ferella A. D. , Ferrari C. , Fischer H. , Flehmke T. , Flierman M. , Fulgione W. , Fuselli C. , Gaemers P. , Gaior R. , Galloway M. , Gao F. , Ghosh S. , Giacomobono R. , Glade-Beucke R. , Grandi L. , Grigat J. , Guan H. , Guida M. , Gyorgy P. , Hammann R. , Higuera A. , Hils C. , Hoetzsch L. , Hood N. F. , Iacovacci M. , Itow Y. , Jakob J. , Joerg F. , Kaminaga Y. , Kara M. , Kavrigin P. , Kazama S. , Kobayashi M. , Koke D. , Kopec A. , Kuger F. , Landsman H. , Lang R. F. , Levinson L. , Li I. , Li S. , Liang S. , Lin Y.-T. , Lindemann S. , Lindner M. , Liu K. , Liu M. , Loizeau J. , Lombardi F. , Long J. , Lopes J. A. M. , Luce T. , Ma Y. , Macolino C. , Mahlstedt J. , Mancuso A. , Manenti L. , Marignetti F. , Marrodán Undagoitia T. , Martens K. , Masbou J. , Masson E. , Mastroianni S. , Melchiorre A. , Merz J. , Messina M. , Michael A. , Miuchi K. , Molinario A. , Moriyama S. , Morå K. , Mosbacher Y. , Murra M. , Müller J. , Ni K. , Oberlack U. , Paetsch B. , Pan Y. , Pellegrini Q. , Peres R. , Peters C. , Pienaar J. , Pierre M. , Plante G. , Pollmann T. R. , Principe L. , Qi J. , Qin J. , Ramírez García D. , Rajado M. , Singh R. , Sanchez L. , dos Santos J. M. F. , Sarnoff I. , Sartorelli G. , Schreiner J. , Schulte P. , Schulze Eißing H. , Schumann M. , Scotto Lavina L. , Selvi M. , Semeria F. , Shagin P. , Shi S. , Shi J. , Silva M. , Simgen H. , Takeda A. , Tan P.-L. , Thers D. , Toschi F. , Trinchero G. , Tunnell C. D. , Tönnies F. , Valerius K. , Vecchi S. , Vetter S. , Villazon Solar F. I. , Volta G. , Weinheimer C. , Weiss M. , Wenz D. , Wittweg C. , Wu V. H. S. , Xing Y. , Xu D. , Xu Z. , Yamashita M. , Yang L. , Ye J. , Yuan L. , Zavattini G. , Zhong M. ,   XENON Collaboration
Published: November 2024

We present the first measurement of nuclear recoils from solar B8 neutrinos via coherent elastic neutrino-nucleus scattering with the XENONnT dark matter experiment. The central detector of XENONnT is a low-background, two-phase time projection chamber with a 5.9 t sensitive liquid xenon target. A blind analysis with an exposure of 3.51  t×yr resulted in 37 observed events above 0.5 keV, with (26.4−1.3+1.4) events expected from backgrounds. The background-only hypothesis is rejected with a statistical significance of 2.73σ. The measured B8 solar neutrino flux of (4.7−2.3+3.6)×106  cm−2 s−1 is consistent with results from the Sudbury Neutrino Observatory. The measured neutrino flux-weighted CEνNS cross section on Xe of (1.1−0.5+0.8)×10−39  cm2 is consistent with the Standard Model prediction. This is the first direct measurement of nuclear recoils from solar neutrinos with a dark matter detector.

Published by the American Physical Society
2024