DRIFT-II is a second generation multi-module gaseous dark matter detector. Each module contains two time projection chambers positioned back-to-back inside a stainless steel vacuum vessel containing carbon disulphide gas. This paper describes the DRIFT-II detector modules and the commissioning work performed to date.

The first underground data run of the ZEPLIN-II experiment has set a limit on the nuclear recoil rate in the two-phase xenon detector for direct dark matter searches. In this Letter the results from this run are converted into the limits on spin-dependent WIMP-proton and WIMP-neutron cross-sections. The minimum of the curve for WIMP-neutron cross-section corresponds to 7×10−2 pb at a WIMP mass of around 65 GeV.

DRIFT-I, the first full-scale gaseous dark matter detector, has recently been installed at ∼1100 m depth at the Boulby Underground Laboratory, UK. The DRIFT concept offers high background discrimination and sensitivity to the direction of WIMP-induced nuclear recoils, the latter being of particular importance in the search for evidence of WIMPs in our galaxy. In this paper we discuss the design of the DRIFT-I detector and its installation and operation at Boulby. We also present results of early engineering runs and outline plans for the future.

We present results from a GEANT4-based Monte Carlo tool for end-to-end simulations of the ZEPLIN-III dark matter experiment. ZEPLIN-III is a two-phase detector which measures both the scintillation light and the ionisation charge generated in liquid xenon by interacting particles and radiation. The software models the instrument response to radioactive backgrounds and calibration sources, including the generation, ray-tracing and detection of the primary and secondary scintillations in liquid and gaseous xenon, and subsequent processing by data acquisition electronics. A flexible user interface allows easy modification of detector parameters at run time. Realistic datasets can be produced to help with data analysis, an example of which is the position reconstruction algorithm developed from simulated data. We present a range of simulation results confirming the original design sensitivity of a few times 10−8 pb to the WIMP-nucleon cross-section.

The status of dark matter searches with inorganic scintillator detectors at Boulby mine is reviewed and the results of tests with a CsI(Tl) crystal are presented. The objectives of the latter experiment were to study anomalous fast events previously observed and to identify ways to remove this background. Clear indications were found that these events were due to surface contamination of crystals by alphas, probably from radon decay. A new array of unencapsulated NaI(Tl) crystals immersed either in liquid paraffin or pure nitrogen atmosphere is under construction at Boulby. Such an approach allows complete control of the surface of the crystals and the ability to remove any surface contamination. First data from the unencapsulated NaI(Tl) do not show the presence of anomalous fast events.

ZEPLIN II is a 30-kg two-phase xenon detector designed for direct detection of cold dark matter in the form of WIMPs. Currently in the commissioning phase, it will begin operation in the Boulby Mine, UK later this year. ZEPLIN II is capable of discriminating between nuclear recoils and background events and has a design reach up to two orders of magnitude beyond current limits. It will also serve as a step in the development program for a next-generation ton-scale detector.

The ZEPLIN I detector is a zero field liquid xenon detector used in the direct search for Galactic WIMP dark matter and has been operated at 2800 mwe depth in the Boulby mine underground facility in the UK. Discrimination between the types of interaction within the liquid xenon volume is performed through measurement of the time constant of the scintillation light, nuclear recoils being characterized by a faster time constant than the predominant background from gamma and beta events. The detector design is outlined, with a discussion of the detection efficiencies and analysis procedure, leading to a 90% c.l. spin independent cross-section upper limit of 1.1 × 10−6 pb at 60 GeV WIMP mass.