Jun 2 – 6, 2025
Santander, Spain
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BULLKID-DM: searching for light WIMP with monolithic arrays of silicon detectors

Jun 3, 2025, 12:45 PM
20m
Santander, Spain

Santander, Spain

Gran Hotel Victoria C. María Luisa Pelayo, 38 39005 Santander Cantabria, Spain
Contributed Talk DM Direct Detection Tuesday Morning II

Speaker

Angelo Cruciani (INFN Sezione Di Roma)

Description

BULLKID-DM is a new experiment aimed at searching for hypothetical
WIMP-like Dark-Matter particles with mass around 1 GeV or below and
cross-section with nucleons smaller than $10^{-41}$ cm$^{2}$. The
target detector consists of a stack of diced silicon phonon collectors,
acting as an array of particle absorbers sensed by multiplexed Kinetic
Inductance Detectors (KIDs). The target will amount to 800 g subdivided
in more than 2000 silicon dice. The aim is to control the backgrounds
by creating a fully active structure and by applying fiducialization
techniques.

Following the encouraging results from a 20 g prototype detector,
here we present the first operation of 3-wafer demonstrator array
(for a total of 60 g and 180 silicon dice), operated on surface with
a mild shield. The recorded background is here compared with Geant4
simulations conducted by the collaboration.

Finally, we present the plan for the deployment of the experiment
at the shielded underground site of Gran Sasso laboratories in Italy.
The commissioning will happen in two stages: first, the demonstrator
array will be deployed at the beginning of 2026 in the cryo-platform.
Once the success of the demonstrator stage is ensured and the setup
is fully characterized, the full experimental setup will follow and
is expected to be commissioned at Gran Sasso in the beginning of 2027.

Authors

Angelo Cruciani (INFN Sezione Di Roma) L.E. Ardila-Perez (Institute for Data Processing and Electronics, Karlsruhe Institute of Technology,) A. Acevedo-Renterıa (Instituto de Fısica, Universidad Nacional Autonoma de Mexico) P. Azzurri (INFN Sezione di Pisa) L. Bandiera (INFN Sezione di Ferrara) M. Calvo (University Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel) M. Cappelli (Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma and INFN) F. Carillo (INFN Sezione di Pisa) R. Caravita (INFN - TIFPA) U. Chowdhury (University Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut N´eel) A. D’Addabbo (INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso) M. De Lucia (Dipartimento di Fisica ”Enrico Fermi”, Università di Pisa & INFN) G. Del Castello (INFN Sezione Di Roma) M. del Gallo Roccagiovine (Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma & INFN) D. Delicato (Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma & INFN) F. Ferraro (INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso) M. Folcarelli (Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma & INFN) S. Fu (INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso) R. Gartmann (Institute for Data Processing and Electronics, Karlsruhe Institute of Technology) M. Grassi (INFN Sezione di Pisa) V. Guidi (Università di Ferrara & INFN) T. Lari (Dipartimento di Fisica ”Enrico Fermi”, Università di Pisa & INFN) L. Malagutti (INFN Sezione di Ferrara) A. Mazzolari (Università di Ferrara & INFN) A. Monfardini (University Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Neel) T. Muscheid (Institute for Data Processing and Electronics, Karlsruhe Institute of Technology) D. Nicolò (Dipartimento di Fisica ”Enrico Fermi”, Università di Pisa & INFN) F. Paolucci (Dipartimento di Fisica ”Enrico Fermi”, Università di Pisa & INFN) D. Pasciuto (INFN Sezione Di Roma) L. Pesce (Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma & INFN) C. Puglia (INFN Sezione di Pisa) D. Quaranta (Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma & INFN) C.M.A. Roda (Dipartimento di Fisica ”Enrico Fermi”, Università di Pisa & INFN) S. Roddaro (Dipartimento di Fisica ”Enrico Fermi”, Università di Pisa & INFN) M. Romagnoni (INFN Sezione di Ferrara) G. Signorelli (Dipartimento di Fisica ”Enrico Fermi”, Università di Pisa & INFN) F. Simon (Institute for Data Processing and Electronics, Karlsruhe Institute of Technology) M. Tamisari (Università di Ferrara & INFN) A. Tartari (INFN Sezione di Pisa) E. Vazquez-Jauregui (Instituto de Fısica, Universidad Nacional Autonoma de Mexico) M. Vignati (Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma & INFN)

Presentation materials