Building on the successful experience in operating the DarkSide-50 detector, the DarkSide Collaboration is going to construct DarkSide-20k, a direct WIMP search detector using a two-phase Liquid Argon Time Projection Chamber (LAr TPC) with an active (fiducial) mass of 23 t (20 t). This paper describes a preliminary design for the experiment, in which the DarkSide-20k LAr TPC is deployed within a shield/veto with a spherical Liquid Scintillator Veto (LSV) inside a cylindrical Water Cherenkov Veto (WCV). This preliminary design provides a baseline for the experiment to achieve its physics goals, while further development work will lead to the final optimization of the detector parameters and an eventual technical design. Operation of DarkSide-50 demonstrated a major reduction in the dominant 39Ar background when using argon extracted from an underground source, before applying pulse shape analysis. Data from DarkSide-50, in combination with MC simulation and analytical modeling, shows that a rejection factor for discrimination between electron and nuclear recoils of $>3 \times 10^{9}$ is achievable. This, along with the use of the veto system and utilizing silicon photomultipliers in the LAr TPC, are the keys to unlocking the path to large LAr TPC detector masses, while maintaining an experiment in which less than $< 0.1$ events (other than $\nu$ -induced nuclear recoils) is expected to occur within the WIMP search region during the planned exposure. DarkSide-20k will have ultra-low backgrounds than can be measured in situ, giving sensitivity to WIMP-nucleon cross sections of $1.2 \times 10^{-47}$ cm2 ( $1.1 \times 10^{-46}$ cm2) for WIMPs of 1 TeV/c2 (10 TeV/c2) mass, to be achieved during a 5 yr run producing an exposure of 100 t yr free from any instrumental background.

We present the results of a search for dark matter weakly interacting massive particles (WIMPs) in the mass range below 20 GeV/c^{2} using a target of low-radioactivity argon with a 6786.0 kg d exposure. The data were obtained using the DarkSide-50 apparatus at Laboratori Nazionali del Gran Sasso. The analysis is based on the ionization signal, for which the DarkSide-50 time projection chamber is fully efficient at 0.1 keVee. The observed rate in the detector at 0.5 keVee is about 1.5 event/keVee/kg/d and is almost entirely accounted for by known background sources. We obtain a 90% C.L. exclusion limit above 1.8 GeV/c^{2} for the spin-independent cross section of dark matter WIMPs on nucleons, extending the exclusion region for dark matter below previous limits in the range 1.8-6 GeV/c^{2}.

We present new constraints on sub-GeV dark matter particles scattering off electrons in argon based on an analysis of ionization signal data from the DarkSide-50 detector.

The DarkSide-50 direct-detection dark matter experiment is a dual-phase argon time projection chamber operating at Laboratori Nazionali del Gran Sasso. This paper reports on the blind analysis of a (16,660+-270) kg d exposure using a target of low-radioactivity argon extracted from underground sources. We find no events in the dark matter selection box and set a 90% C.L. upper limit on the dark matter-nucleon spin-independent cross section of 1.14E-44 cm^2 (3.78E-44 cm^2, 3.43E-43 cm^2) for a WIMP mass of 100 GeV/c^2 (1 TeV/c^2, 10 TeV/c^2).

We search for the rare decay B+→K+νν¯ in a 362  fb−1 sample of electron-positron collisions at the ϒ(4S) resonance collected with the Belle II detector at the SuperKEKB collider. We use the inclusive properties of the accompanying B meson in ϒ(4S)→BB¯ events to suppress background from other decays of the signal B candidate and light-quark pair production. We validate the measurement with an auxiliary analysis based on a conventional hadronic reconstruction of the accompanying B meson. For background suppression, we exploit distinct signal features using machine learning methods tuned with simulated data. The signal-reconstruction efficiency and background suppression are validated through various control channels. The branching fraction is extracted in a maximum likelihood fit. Our inclusive and hadronic analyses yield consistent results for the B+→K+νν¯ branching fraction of [2.7±0.5(stat)±0.5(syst)]×10−5 and [1.1−0.8+0.9(stat)−0.5+0.8(syst)]×10−5, respectively. Combining the results, we determine the branching fraction of the decay B+→K+νν¯ to be [2.3±0.5(stat)−0.4+0.5(syst)]×10−5, providing the first evidence for this decay at 3.5 standard deviations. The combined result is 2.7 standard deviations above the standard model expectation. Published by the American Physical Society 2024

We describe a measurement of charge-parity (CP) violation asymmetries in B0→η′KS0 decays using Belle II data. We consider η′→η(→γγ)π+π− and η′→ρ(→π+π−)γ decays. The data were collected at the SuperKEKB asymmetric-energy e+e− collider between the years 2019 and 2022, and contain (387±6)×106 bottom-antibottom meson pairs. We reconstruct 829±35 signal decays and extract the CP violating parameters from a fit to the distribution of the proper-decay-time difference between the two B mesons. The measured direct and mixing-induced CP asymmetries are Cη′KS0=−0.19±0.08±0.03 and Sη′KS0=+0.67±0.10±0.03, respectively, where the first uncertainties are statistical and the second are systematic. These results are in agreement with current world averages and standard model predictions. Published by the American Physical Society 2024

We measure the branching fraction of the decay B−→D0ρ(770)− using data collected with the Belle II detector. The data contain 387 million BB¯ pairs produced in e+e− collisions at the ϒ(4S) resonance. We reconstruct 8360±180 decays from an analysis of the distributions of the B− energy and the ρ(770)− helicity angle. We determine the branching fraction to be (0.939±0.021(stat)±0.050(syst))%, in agreement with previous results. Our measurement improves the relative precision of the world average by more than a factor of two. Published by the American Physical Society 2024

We report measurements of time-dependent CP asymmetries in B0→KS0π0γ decays based on a data sample of (388±6)×106  BB¯ events collected at the ϒ(4S) resonance with the Belle II detector. The Belle II experiment operates at the SuperKEKB asymmetric-energy e+e− collider. We measure decay-time distributions to determine CP -violating parameters S and C. We determine these parameters for two ranges of KS0π0 invariant mass: m(KS0π0)∈(0.8,1.0)  GeV/c2, which is dominated by B0→K*0(→KS0π0)γ decays, and a complementary region m(KS0π0)∈(0.6,0.8)∪(1.0,1.8)  GeV/c2. Our results have improved precision as compared to previous measurements and are consistent with theory predictions. Published by the American Physical Society 2025

We present GFlaT, a new algorithm that uses a graph-neural-network to determine the flavor of neutral B mesons produced in ϒ(4S) decays. It improves previous algorithms by using the information from all charged final-state particles and the relations between them. We evaluate its performance using B decays to flavor-specific hadronic final states reconstructed in a 362  fb−1 sample of electron-positron collisions collected at the ϒ(4S) resonance with the Belle II detector at the SuperKEKB collider. We achieve an effective tagging efficiency of (37.40±0.43±0.36%), where the first uncertainty is statistical and the second systematic, which is 18% better than the previous Belle II algorithm. Demonstrating the algorithm, we use B0→J/ψKS0 decays to measure the mixing-induced and direct CP violation parameters, S=(0.724±0.035±0.009) and C=(−0.035±0.026±0.029). Published by the American Physical Society 2024

A bstract We present a measurement of the ratio $$ {R}_{\mu }=\mathcal{B}\left({\tau}^{-}\to {\mu}^{-}{\overline{\nu}}_{\mu }{\nu}_{\tau}\right)/\mathcal{B}\left({\tau}^{-}\to {e}^{-}{\overline{\nu}}_e{\nu}_{\tau}\right) $$ R μ = B   τ −  →  μ −  ν ¯ μ ν τ  / B   τ −  →  e −  ν ¯ e ν τ  of branching fractions $$ \mathcal{B} $$ B of the τ lepton decaying to muons or electrons using data collected with the Belle II detector at the SuperKEKB e + e − collider. The sample has an integrated luminosity of 362 ± 2 fb − 1 at a centre-of-mass energy of 10.58 GeV. Using an optimised event selection, a binned maximum likelihood fit is performed using the momentum spectra of the electron and muon candidates. The result, R μ = 0.9675 ± 0.0007 ± 0.0036, where the first uncertainty is statistical and the second is systematic, is the most precise to date. It provides a stringent test of the light-lepton universality, translating to a ratio of the couplings of the muon and electron to the W boson in τ decays of 0.9974 ± 0.0019, in agreement with the standard model expectation of unity.