We present the first direct-detection search for sub-GeV dark matter using a new ∼2-gram high-resistivity Skipper CCD from a dedicated fabrication batch that was optimized for dark matter searches. Using 24 days of data acquired in the MINOS cavern at the Fermi National Accelerator Laboratory, we measure the lowest rates in silicon detectors of events containing one, two, three, or four electrons, and achieve world-leading sensitivity for a large range of sub-GeV dark matter masses. Data taken with different thicknesses of the detector shield suggest a correlation between the rate of high-energy tracks and the rate of single-electron events previously classified as "dark current." We detail key characteristics of the new Skipper CCDs, which augur well for the planned construction of the ∼100-gram SENSEI experiment at SNOLAB.

We report the discovery of eight new Milky Way companions in of optical imaging data collected during the first year of the Dark Energy Survey (DES). Each system is identified as a statistically significant over-density of individual stars consistent with the expected isochrone and luminosity function of an old and metal-poor stellar population. The objects span a wide range of absolute magnitudes (MV from to ), physical sizes (), and heliocentric distances (). Based on the low surface brightnesses, large physical sizes, and/or large Galactocentric distances of these objects, several are likely to be new ultra-faint satellite galaxies of the Milky Way and/or Magellanic Clouds. We introduce a likelihood-based algorithm to search for and characterize stellar over-densities, as well as identify stars with high satellite membership probabilities. We also present completeness estimates for detecting ultra-faint galaxies of varying luminosities, sizes, and heliocentric distances in the first-year DES data.

We present an improved measurement of the Hubble constant (H_0) using the 'inverse distance ladder' method, which adds the information from 207 Type Ia supernovae (SNe Ia) from the Dark Energy Survey (DES) at redshift 0.018 < z < 0.85 to existing distance measurements of 122 low redshift (z < 0.07) SNe Ia (Low-z) and measurements of Baryon Acoustic Oscillations (BAOs). Whereas traditional measurements of H_0 with SNe Ia use a distance ladder of parallax and Cepheid variable stars, the inverse distance ladder relies on absolute distance measurements from the BAOs to calibrate the intrinsic magnitude of the SNe Ia. We find H_0 = 67.8 +/- 1.3 km s-1 Mpc-1 (statistical and systematic uncertainties, 68% confidence). Our measurement makes minimal assumptions about the underlying cosmological model, and our analysis was blinded to reduce confirmation bias. We examine possible systematic uncertainties and all are below the statistical uncertainties. Our H_0 value is consistent with estimates derived from the Cosmic Microwave Background assuming a LCDM universe (Planck Collaboration et al. 2018).

The DarkNESS CubeSat will deploy skipper-CCDs, the most sensitive silicon detectors to date, on a nano-satellite to study the diffuse X-ray background in the Milky Way and search for Dark Matter (DM). DM is an abundant, but invisible, presence in our Universe. It dictates how galaxies were initially formed and influences their dynamics today. The total mass of DM in the universe is known to be five times that of ordinary matter, but its true nature remains elusive, and its identity is one of the biggest questions in science today. We will search for DM by mapping the Galaxy's diffuse X-ray spectrum using an array of skipper-CCDs on a nanosatellite in LEO. This will address the experimental conundrum associated with the observation of an unidentified 3.5~keV X-ray line, potentially produced from the decay of a DM particle. The mission will also perform a direct search for low-mass, strongly-interacting DM candidate particles that would not penetrate the Earth's atmosphere and are therefore inaccessible to terrestrial DM experiments

Understanding and characterizing very low-energy (∼eV) background sources is a must in rare-event searches. Oscura, an experiment aiming to probe electron recoils from sub-GeV dark matter using a 10 kg skipper-CCD detector, has recently fabricated its first two batches of sensors. In this work, we present the characterization of defects/contaminants identified in the buried-channel region of these newly fabricated skipper-CCDs. These defects/contaminants produce deferred charge from trap emission in the images next to particle tracks, which can be spatially resolved due to the sub-electron resolution achieved with these sensors. Using the trap-pumping technique, we measured the energy and cross section associated with these traps in three Oscura prototype sensors from different fabrication batches which underwent different gettering methods during fabrication. Results suggest that the type of defects/contaminants is more closely linked to the fabrication batch rather than to the gettering method used. The exposure-dependent single-electron rate (SER) of one of these sensors was measured ∼100 m underground, yielding (1.8±0.3)×10−3e−/pix/day at 131 K. The impact of the identified traps on the measured exposure-dependent SER is evaluated via a Monte Carlo simulation. Results suggest that the exposure-dependent SER of Oscura prototype sensors would be lower in lower background environments as expected.