The D0 experiment enjoyed a very successful data-collection run at the Fermilab Tevatron collider between 1992 and 1996. Since then, the detector has been upgraded to take advantage of improvements to the Tevatron and to enhance its physics capabilities. We describe the new elements of the detector, including the silicon microstrip tracker, central fiber tracker, solenoidal magnet, preshower detectors, forward muon detector, and forward proton detector. The uranium/liquid-argon calorimeters and central muon detector, remaining from Run I, are discussed briefly. We also present the associated electronics, triggering, and data acquisition systems, along with the design and implementation of software specific to D0.

We report the observation of the X(3872) in the J/psipi(+)pi(-) channel, with J/psi decaying to mu(+)mu(-), in pp collisions at sqrt[s]=1.96 TeV. Using approximately 230 pb(-1) of data collected with the Run II D0 detector, we observe 522+/-100 X(3872) candidates. The mass difference between the X(3872) state and the J/psi is measured to be 774.9+/-3.1(stat)+/-3.0(syst) MeV/c(2). We have investigated the production and decay characteristics of the X(3872) and find them to be similar to those of the psi(2S) state.

We report results of a search for weakly interacting massive particles (WIMPS) with the silicon detectors of the CDMS II experiment. This blind analysis of 140.2 kg day of data taken between July 2007 and September 2008 revealed three WIMP-candidate events with a surface-event background estimate of 0.41(-0.08)(+0.20)(stat)(-0.24)(+0.28)(syst). Other known backgrounds from neutrons and 206Pb are limited to <0.13 and <0.08 events at the 90% confidence level, respectively. The exposure of this analysis is equivalent to 23.4 kg day for a recoil energy range of 7-100 keV for a WIMP of mass 10 GeV/c2. The probability that the known backgrounds would produce three or more events in the signal region is 5.4%. A profile likelihood ratio test of the three events that includes the measured recoil energies gives a 0.19% probability for the known-background-only hypothesis when tested against the alternative WIMP+background hypothesis. The highest likelihood occurs for a WIMP mass of 8.6 GeV/c2 and WIMP-nucleon cross section of 1.9×10(-41) cm2.

We report first results from the Cryogenic Dark Matter Search (CDMS II) experiment running with its full complement of 30 cryogenic particle detectors at the Soudan Underground Laboratory. This report is based on the analysis of data acquired between October 2006 and July 2007 from 15 Ge detectors (3.75 kg), giving an effective exposure of 121.3 kg-d (averaged over recoil energies 10--100 keV, weighted for a weakly interacting massive particle (WIMP) mass of 60 \gev). A blind analysis, incorporating improved techniques for event reconstruction and data quality monitoring, resulted in zero observed events. This analysis sets an upper limit on the WIMP-nucleon spin-independent cross section of 6.6$\times10^{-44}$ cm$^2$ (4.6$\times10^{-44}$ cm$^2$ when combined with previous CDMS Soudan data) at the 90% confidence level for a WIMP mass of 60 \gev. By providing the best sensitivity for dark matter WIMPs with masses above 42 GeV/c$^2$, this work significantly restricts the parameter space for some of the favored supersymmetric models.

The LUX-ZEPLIN experiment is a dark matter detector centered on a dual-phase xenon time projection chamber operating at the Sanford Underground Research Facility in Lead, South Dakota, USA. This Letter reports results from LUX-ZEPLIN's first search for weakly interacting massive particles (WIMPs) with an exposure of 60 live days using a fiducial mass of 5.5 t. A profile-likelihood ratio analysis shows the data to be consistent with a background-only hypothesis, setting new limits on spin-independent WIMP-nucleon, spin-dependent WIMP-neutron, and spin-dependent WIMP-proton cross sections for WIMP masses above 9 GeV/c^{2}. The most stringent limit is set for spin-independent scattering at 36 GeV/c^{2}, rejecting cross sections above 9.2×10^{-48} cm at the 90% confidence level.

We report observation of the electroweak production of single top quarks in $p\overline{p}$ collisions at $\sqrt{s}=1.96\text{ }\text{ }\mathrm{TeV}$ based on $2.3\text{ }\text{ }{\mathrm{fb}}^{\ensuremath{-}1}$ of data collected by the D0 detector at the Fermilab Tevatron Collider. Using events containing an isolated electron or muon and missing transverse energy, together with jets originating from the fragmentation of $b$ quarks, we measure a cross section of $\ensuremath{\sigma}(p\overline{p}\ensuremath{\rightarrow}tb+X,tqb+X)=3.94\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.88\text{ }\text{ }\mathrm{pb}$. The probability to measure a cross section at this value or higher in the absence of signal is $2.5\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}7}$, corresponding to a 5.0 standard deviation significance for the observation.

We report new results from the Cryogenic Dark Matter Search (CDMS II) at the Soudan Underground Laboratory. Two towers, each consisting of six detectors, were operated for 74.5 live days, giving spectrum-weighted exposures of 34 kg-d for germanium and 12 kg-d for silicon targets after cuts, averaged over recoil energies 10-100 keV for a WIMP mass of 60 GeV. A blind analysis was conducted, incorporating improved techniques for rejecting surface events. No WIMP signal exceeding expected backgrounds was observed. When combined with our previous results from Soudan, the 90% C.L. upper limit on the spin-independent WIMP-nucleon cross section is 1.6 x 10^{-43} cm^2 from Ge, and 3 x 10^{-42} cm^2 from Si, for a WIMP mass of 60 GeV. The combined limit from Ge (Si) is a factor of 2.5 (10) lower than our previous results, and constrains predictions of supersymmetric models.

We report on a measurement of the inclusive jet cross section in pp[over ] collisions at a center-of-mass energy sqrt[s]=1.96 TeV using data collected by the D0 experiment at the Fermilab Tevatron Collider corresponding to an integrated luminosity of 0.70 fb;{-1}. The data cover jet transverse momenta from 50 to 600 GeV and jet rapidities in the range -2.4 to 2.4. Detailed studies of correlations between systematic uncertainties in transverse momentum and rapidity are presented, and the cross section measurements are found to be in good agreement with next-to-leading order QCD calculations.

LUX-ZEPLIN (LZ) is a next-generation dark matter direct detection experiment that will operate 4850 feet underground at the Sanford Underground Research Facility (SURF) in Lead, South Dakota, USA. Using a two-phase xenon detector with an active mass of 7 tonnes, LZ will search primarily for low-energy interactions with weakly interacting massive particles (WIMPs), which are hypothesized to make up the dark matter in our galactic halo. In this paper, the projected WIMP sensitivity of LZ is presented based on the latest background estimates and simulations of the detector. For a 1000 live day run using a 5.6-tonne fiducial mass, LZ is projected to exclude at 90% confidence level spin-independent WIMP-nucleon cross sections above $1.4\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}48}\text{ }\text{ }{\mathrm{cm}}^{2}$ for a $40\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}/{c}^{2}$ mass WIMP. Additionally, a $5\ensuremath{\sigma}$ discovery potential is projected, reaching cross sections below the exclusion limits of recent experiments. For spin-dependent WIMP-neutron(-proton) scattering, a sensitivity of $2.3\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}43}\text{ }\text{ }{\mathrm{cm}}^{2}$ ($7.1\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}42}\text{ }\text{ }{\mathrm{cm}}^{2}$) for a $40\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}/{c}^{2}$ mass WIMP is expected. With underground installation well underway, LZ is on track for commissioning at SURF in 2020.

SuperCDMS SNOLAB will be a next-generation experiment aimed at directly detecting low-mass (< 10 GeV/c$^2$) particles that may constitute dark matter by using cryogenic detectors of two types (HV and iZIP) and two target materials (germanium and silicon). The experiment is being designed with an initial sensitivity to nuclear recoil cross sections ~ 1 x 10$^{-43}$ cm$^2$ for a dark matter particle mass of 1 GeV/c$^2$, and with capacity to continue exploration to both smaller masses and better sensitivities. The phonon sensitivity of the HV detectors will be sufficient to detect nuclear recoils from sub-GeV dark matter. A detailed calibration of the detector response to low energy recoils will be needed to optimize running conditions of the HV detectors and to interpret their data for dark matter searches. Low-activity shielding, and the depth of SNOLAB, will reduce most backgrounds, but cosmogenically produced $^{3}$H and naturally occurring $^{32}$Si will be present in the detectors at some level. Even if these backgrounds are x10 higher than expected, the science reach of the HV detectors would be over three orders of magnitude beyond current results for a dark matter mass of 1 GeV/c$^2$. The iZIP detectors are relatively insensitive to variations in detector response and backgrounds, and will provide better sensitivity for dark matter particle masses (> 5 GeV/c$^2$). The mix of detector types (HV and iZIP), and targets (germanium and silicon), planned for the experiment, as well as flexibility in how the detectors are operated, will allow us to maximize the low-mass reach, and understand the backgrounds that the experiment will encounter. Upgrades to the experiment, perhaps with a variety of ultra-low-background cryogenic detectors, will extend dark matter sensitivity down to the "neutrino floor", where coherent scatters of solar neutrinos become a limiting background.