Improved Measurements of the \b{eta}-Decay Response of Liquid Xenon with the LUX Detector

D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, J. Balajthy, A. Baxter, P. Beltrame, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, B. Boxer, P. Brás, S. Burdin, D. Byram, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, J. E. Cutter, L. de Viveiros, E. Druszkiewicz, S. R. Fallon, A. Fan, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, J. Genovesi, C. Ghag, M. G. D. Gilchriese, C. Gwilliam, C. R. Hall, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, R. G. Jacobsen, O. Jahangir, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, E. V. Korolkova, S. Kravitz, V. A. Kudryavtsev, E. Leason, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, J. Liao, J. Lin, A. Lindote, M. I. Lopes, A. Manalaysay, R. L. Mannino, N. Marangou, M. F. Marzioni, D. N. McKinsey, D. M. Mei, M. Moongweluwan, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, A. Naylor, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, A. Nilima, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, E. K. Pease, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, C. Rhyne, P. Rossiter, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. J. Taylor, R. Taylor, W. C. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, M. Tripathi, L. Tvrznikova, U. Utku, S. Uvarov, A. Vacheret, V. Velan, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, D. Woodward, J. Xu, C. Zhang

We report results from an extensive set of measurements of the \b{eta}-decay response in liquid xenon.These measurements are derived from high-statistics calibration data from injected sources of both $^{3}$H and $^{14}$C in the LUX detector. The mean light-to-charge ratio is reported for 13 electric field values ranging from 43 to 491 V/cm, and for energies ranging from 1.5 to 145 keV.

Improved Modeling of $β$ Electronic Recoils in Liquid Xenon Using LUX Calibration Data

The LUX Collaboration, D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, J. Balajthy, A. Baxter, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, B. Boxer, P. Brás, S. Burdin, D. Byram, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, J. E. Cutter, L. de Viveiros, E. Druszkiewicz, A. Fan, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, C. Ghag, M. G. D. Gilchriese, C. Gwilliam, C. R. Hall, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, R. G. Jacobsen, O. Jahangir, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, E. V. Korolkova, S. Kravits, V. A. Kudryavtsev, E. Leason, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, J. Liao, J. Lin, A. Lindote, M. I. Lopes, A. Manalaysay, R. L. Mannino, N. Marangou, M. F. Marzioni, D. N. McKinsey, D. M. Mei, M. Moongweluwan, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, A. Naylor, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, A. Nilima, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, E. K. Pease, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, C. Rhyne, P. Rossiter, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. J. Taylor, R. Taylor, W. C. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, M. Tripathi, L. Tvrznikova, U. Utku, S. Uvarov, A. Vacheret, V. Velan, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, D. Woodward, J. Xu, C. Zhang

We report here methods and techniques for creating and improving a model that reproduces the scintillation and ionization response of a dual-phase liquid and gaseous xenon time-projection chamber. Starting with the recent release of the Noble Element Simulation Technique (NEST v2.0), electronic recoil data from the $β$ decays of ${}^3$H and ${}^{14}$C in the Large Underground Xenon (LUX) detector were used to tune the model, in addition to external data sets that allow for extrapolation beyond the LUX data-taking conditions. This paper also presents techniques used for modeling complicated temporal and spatial detector pathologies that can adversely affect data using a simplified model framework. The methods outlined in this report show an example of the robust applications possible with NEST v2.0, while also providing the final electronic recoil model and detector parameters that will used in the new analysis package, the LUX Legacy Analysis Monte Carlo Application (LLAMA), for accurate reproduction of the LUX data. As accurate background reproduction is crucial for the success of rare-event searches, such as dark matter direct detection experiments, the techniques outlined here can be used in other single-phase and dual-phase xenon detectors to assist with accurate ER background reproduction.

Extending light WIMP searches to single scintillation photons in LUX

D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, A. J. Bailey, J. Balajthy, A. Baxter, P. Beltrame, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, B. Boxer, P. Brás, S. Burdin, D. Byram, S. B. Cahn, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, A. A. Chiller, C. Chiller, A. Currie, J. E. Cutter, L. de Viveiros, A. Dobi, J. E. Y. Dobson, E. Druszkiewicz, B. N. Edwards, C. H. Faham, S. R. Fallon, A. Fan, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, V. M. Gehman, J. Genovesi, C. Ghag, K. R. Gibson, M. G. D. Gilchriese, E. Grace, C. Gwilliam, C. R. Hall, M. Hanhardt, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, R. G. Jacobsen, O. Jahangir, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazka, D. Khaitan, R. Knoche, E. V. Korolkova, S. Kravitz, V. A. Kudryavtsev, N. A. Larsen, E. Leason, C. Lee, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, C. Levy, J. Liao, J. Lin, A. Lindote, M. I. Lopes, B. López-Paredes, A. Manalaysay, R. L. Mannino, N. Marangou, M. F. Marzioni, D. N. McKinsey, D. M. Mei, J. Mock, M. Moongweluwan, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, A. Naylor, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, A. Nilima, K. O'Sullivan, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, E. K. Pease, L. Reichhart, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, P. Rossiter, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, S. Stephenson, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. J. Taylor, R. Taylor, W. C. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, M. Tripathi, L. Tvrznikova, U. Utku, S. Uvarov, A. Vacheret, V. Velan, J. R. Verbus, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, D. Woodward, J. Xu, K. Yazdani, S. K. Young, C. Zhang

We present a novel analysis technique for liquid xenon time projection chambers that allows for a lower threshold by relying on events with a prompt scintillation signal consisting of single detected photons. The energy threshold of the LUX dark matter experiment is primarily determined by the smallest scintillation response detectable, which previously required a 2-fold coincidence signal in its photomultiplier arrays, enforced in data analysis. The technique presented here exploits the double photoelectron emission effect observed in some photomultiplier models at vacuum ultraviolet wavelengths. We demonstrate this analysis using an electron recoil calibration dataset and place new constraints on the spin-independent scattering cross section of weakly interacting massive particles (WIMPs) down to 2.5 GeV/c$^2$ WIMP mass using the 2013 LUX dataset. This new technique is promising to enhance light WIMP and astrophysical neutrino searches in next-generation liquid xenon experiments.

Design and production of the high voltage electrode grids and electron extraction region for the LZ dual-phase xenon time projection chamber

R. Linehan, R. L. Mannino, A. Fan, C. M. Ignarra, S. Luitz, K. Skarpaas, T. A. Shutt, D. S. Akerib, S. K. Alsum, T. J. Anderson, H. M. Araújo, M. Arthurs, H. Auyeung, A. J. Bailey, T. P. Biesiadzinski, M. Breidenbach, J. J. Cherwinka, R. A. Conley, J. Genovesi, M. G. D. Gilchriese, A. Glaenzer, T. G. Gonda, K. Hanzel, M. D. Hoff, W. Ji, A. C. Kaboth, S. Kravitz, N. R. Kurita, A. R. Lambert, K. T. Lesko, W. Lorenzon, P. A. Majewski, E. H. Miller, M. E. Monzani, K. J. Palladino, B. N. Ratcliff, J. S. Saba, D. Santone, G. W. Shutt, K. Stifter, M. Szydagis, A. Tomás, J. Va'vra, W. L. Waldron, R. C. Webb, R. G. White, T. J. Whitis, K. Wilson, W. J. Wisniewski

The dual-phase xenon time projection chamber (TPC) is a powerful tool for direct-detection experiments searching for WIMP dark matter, other dark matter models, and neutrinoless double-beta decay. Successful operation of such a TPC is critically dependent on the ability to hold high electric fields in the bulk liquid, across the liquid surface, and in the gas. Careful design and construction of the electrodes used to establish these fields is therefore required. We present the design and production of the LUX-ZEPLIN (LZ) experiment's high-voltage electrodes, a set of four woven mesh wire grids. Grid design drivers are discussed, with emphasis placed on design of the electron extraction region. We follow this with a description of the grid production process and a discussion of steps taken to validate the LZ grids prior to integration into the TPC.

LUX-ZEPLIN (LZ) Technical Design Report

B. J. Mount, S. Hans, R. Rosero, M. Yeh, C. Chan, R. J. Gaitskell, D. Q. Huang, J. Makkinje, D. C. Malling, M. Pangilinan, C. A. Rhyne, W. C. Taylor, J. R. Verbus, Y. D. Kim, H. S. Lee, J. Lee, D. S. Leonard, J. Li, J. Belle, A. Cottle, W. H. Lippincott, D. J. Markley, T. J. Martin, M. Sarychev, T. E. Tope, M. Utes, R. Wang, I. Young, H. M. Araújo, A. J. Bailey, D. Bauer, D. Colling, A. Currie, S. Fayer, F. Froborg, S. Greenwood, W. G. Jones, V. Kasey, M. Khaleeq, I. Olcina, B. López Paredes, A. Richards, T. J. Sumner, A. Tomás, A. Vacheret, P. Brás, A. Lindote, M. I. Lopes, F. Neves, J. P. Rodrigues, C. Silva, V. N. Solovov, M. J. Barry, A. Cole, A. Dobi, W. R. Edwards, C. H. Faham, S. Fiorucci, N. J. Gantos, V. M. Gehman, M. G. D. Gilchriese, K. Hanzel, M. D. Hoff, K. Kamdin, K. T. Lesko, C. T. McConnell, K. O'Sullivan, K. C. Oliver-Mallory, S. J. Patton, J. S. Saba, P. Sorensen, K. J. Thomas, C. E. Tull, W. L. Waldron, M. S. Witherell, A. Bernstein, K. Kazkaz, J. Xu, D. Yu. Akimov, A. I. Bolozdynya, A. V. Khromov, A. M. Konovalov, A. V. Kumpan, V. V. Sosnovtsev, C. E. Dahl, D. Temples, M. C. Carmona-Benitez, L. de Viveiros, D. S. Akerib, H. Auyeung, T. P. Biesiadzinski, M. Breidenbach, R. Bramante, R. Conley, W. W. Craddock, A. Fan, A. Hau, C. M. Ignarra, W. Ji, H. J. Krebs, R. Linehan, C. Lee, S. Luitz, E. Mizrachi, M. E. Monzani, F. G. O'Neill, S. Pierson, M. Racine, B. N. Ratcliff, G. W. Shutt, T. A. Shutt, K. Skarpaas, K. Stifter, W. H. To, J. Va'vra, T. J. Whitis, W. J. Wisniewski, X. Bai, R. Bunker, R. Coughlen, C. Hjemfelt, R. Leonard, E. H. Miller, E. Morrison, J. Reichenbacher, R. W. Schnee, M. R. Stark, K. Sundarnath, D. R. Tiedt, M. Timalsina, P. Bauer, B. Carlson, M. Horn, M. Johnson, J. Keefner, C. Maupin, D. J. Taylor, S. Balashov, P. Ford, V. Francis, E. Holtom, A. Khazov, A. Kaboth, P. Majewski, J. A. Nikkel, J. O'Dell, R. M. Preece, M. G. D. van der Grinten, S. D. Worm, R. L. Mannino, T. M. Stiegler, P. A. Terman, R. C. Webb, C. Levy, J. Mock, M. Szydagis, J. K. Busenitz, M. Elnimr, J. Y-K. Hor, Y. Meng, A. Piepke, I. Stancu, L. Kreczko, B. Krikler, B. Penning, E. P. Bernard, R. G. Jacobsen, D. N. McKinsey, R. Watson, J. E. Cutter, S. El-Jurf, R. M. Gerhard, D. Hemer, S. Hillbrand, B. Holbrook, B. G. Lenardo, A. G. Manalaysay, J. A. Morad, S. Stephenson, J. A. Thomson, M. Tripathi, S. Uvarov, S. J. Haselschwardt, S. Kyre, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, M. Solmaz, D. T. White, M. Cascella, J. E. Y. Dobson, C. Ghag, X. Liu, L. Manenti, L. Reichhart, S. Shaw, U. Utku, P. Beltrame, T. J. R. Davison, M. F. Marzioni, A. St. J. Murphy, A. Nilima, B. Boxer, S. Burdin, A. Greenall, S. Powell, H. J. Rose, P. Sutcliffe, J. Balajthy, T. K. Edberg, C. R. Hall, J. S. Silk, S. Hertel, C. W. Akerlof, M. Arthurs, W. Lorenzon, K. Pushkin, M. Schubnell, K. E. Boast, C. Carels, T. Fruth, H. Kraus, F. -T. Liao, J. Lin, P. R. Scovell, E. Druszkiewicz, D. Khaitan, M. Koyuncu, W. Skulski, F. L. H. Wolfs, J. Yin, E. V. Korolkova, V. A. Kudryavtsev, P. Rossiter, D. Woodward, A. A. Chiller, C. Chiller, D. -M. Mei, L. Wang, W. -Z. Wei, M. While, C. Zhang, S. K. Alsum, T. Benson, D. L. Carlsmith, J. J. Cherwinka, S. Dasu, G. Gregerson, B. Gomber, A. Pagac, K. J. Palladino, C. O. Vuosalo, Q. Xiao, J. H. Buckley, V. V. Bugaev, M. A. Olevitch, E. M. Boulton, W. T. Emmet, T. W. Hurteau, N. A. Larsen, E. K. Pease, B. P. Tennyson, L. Tvrznikova

Ultra-Low Energy Calibration of LUX Detector using $^{127}$Xe Electron Capture

LUX Collaboration, D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, A. J. Bailey, J. Balajthy, P. Beltrame, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, P. Brás, D. Byram, S. B. Cahn, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, A. Currie, J. E. Cutter, T. J. R. Davison, A. Dobi, E. Druszkiewicz, B. N. Edwards, S. R. Fallon, A. Fan, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, J. Genovesi, C. Ghag, M. G. D. Gilchriese, C. R. Hall, M. Hanhardt, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, R. G. Jacobsen, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, R. Knoche, N. A. Larsen, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, A. Lindote, M. I. Lopes, A. Manalaysay, R. L. Mannino, M. F. Marzioni, D. N. McKinsey, D. M. Mei, J. Mock, M. Moongweluwan, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, K. O'Sullivan, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, E. K. Pease, C. Rhyne, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. J. Taylor, W. C. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, M. Tripathi, L. Tvrznikova, S. Uvarov, V. Velan, J. R. Verbus, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, J. Xu, K. Yazdani, S. K. Young, C. Zhang

We report an absolute calibration of the ionization yields($\textit{Q$_y$})$ and fluctuations for electronic recoil events in liquid xenon at discrete energies between 186 eV and 33.2 keV. The average electric field applied across the liquid xenon target is 180 V/cm. The data are obtained using low energy $^{127}$Xe electron capture decay events from the 95.0-day first run from LUX (WS2013) in search of Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs). The sequence of gamma-ray and X-ray cascades associated with $^{127}$I de-excitations produces clearly identified 2-vertex events in the LUX detector. We observe the K- (binding energy, 33.2 keV), L- (5.2 keV), M- (1.1 keV), and N- (186 eV) shell cascade events and verify that the relative ratio of observed events for each shell agrees with calculations. The N-shell cascade analysis includes single extracted electron (SE) events and represents the lowest-energy electronic recoil $\textit{in situ}$ measurements that have been explored in liquid xenon.

First Dark Matter Search Results from the LUX-ZEPLIN (LZ) Experiment

J. Aalbers, D. S. Akerib, C. W. Akerlof, A. K. Al Musalhi, F. Alder, A. Alqahtani, S. K. Alsum, C. S. Amarasinghe, A. Ames, T. J. Anderson, N. Angelides, H. M. Araújo, J. E. Armstrong, M. Arthurs, S. Azadi, A. J. Bailey, A. Baker, J. Balajthy, S. Balashov, J. Bang, J. W. Bargemann, M. J. Barry, J. Barthel, D. Bauer, A. Baxter, K. Beattie, J. Belle, P. Beltrame, J. Bensinger, T. Benson, E. P. Bernard, A. Bhatti, A. Biekert, T. P. Biesiadzinski, H. J. Birch, B. Birrittella, G. M. Blockinger, K. E. Boast, B. Boxer, R. Bramante, C. A. J. Brew, P. Brás, J. H. Buckley, V. V. Bugaev, S. Burdin, J. K. Busenitz, M. Buuck, R. Cabrita, C. Carels, D. L. Carlsmith, B. Carlson, M. C. Carmona-Benitez, M. Cascella, C. Chan, A. Chawla, H. Chen, J. J. Cherwinka, N. I. Chott, A. Cole, J. Coleman, M. V. Converse, A. Cottle, G. Cox, W. W. Craddock, O. Creaner, D. Curran, A. Currie, J. E. Cutter, C. E. Dahl, A. David, J. Davis, T. J. R. Davison, J. Delgaudio, S. Dey, L. de Viveiros, A. Dobi, J. E. Y. Dobson, E. Druszkiewicz, A. Dushkin, T. K. Edberg, W. R. Edwards, M. M. Elnimr, W. T. Emmet, S. R. Eriksen, C. H. Faham, A. Fan, S. Fayer, N. M. Fearon, S. Fiorucci, H. Flaecher, P. Ford, V. B. Francis, E. D. Fraser, T. Fruth, R. J. Gaitskell, N. J. Gantos, D. Garcia, A. Geffre, V. M. Gehman, J. Genovesi, C. Ghag, R. Gibbons, E. Gibson, M. G. D. Gilchriese, S. Gokhale, B. Gomber, J. Green, A. Greenall, S. Greenwood, M. G. D. van der Grinten, C. B. Gwilliam, C. R. Hall, S. Hans, K. Hanzel, A. Harrison, E. Hartigan-O'Connor, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, G. Heuermann, C. Hjemfelt, M. D. Hoff, E. Holtom, J. Y-K. Hor, M. Horn, D. Q. Huang, D. Hunt, C. M. Ignarra, R. G. Jacobsen, O. Jahangir, R. S. James, S. N. Jeffery, W. Ji, J. Johnson, A. C. Kaboth, A. C. Kamaha, K. Kamdin, V. Kasey, K. Kazkaz, J. Keefner, D. Khaitan, M. Khaleeq, A. Khazov, I. Khurana, Y. D. Kim, C. D. Kocher, D. Kodroff, L. Korley, E. V. Korolkova, J. Kras, H. Kraus, S. Kravitz, H. J. Krebs, L. Kreczko, B. Krikler, V. A. Kudryavtsev, S. Kyre, B. Landerud, E. A. Leason, C. Lee, J. Lee, D. S. Leonard, R. Leonard, K. T. Lesko, C. Levy, J. Li, F. -T. Liao, J. Liao, J. Lin, A. Lindote, R. Linehan, W. H. Lippincott, R. Liu, X. Liu, Y. Liu, C. Loniewski, M. I. Lopes, E. Lopez Asamar, B. López Paredes, W. Lorenzon, D. Lucero, S. Luitz, J. M. Lyle, P. A. Majewski, J. Makkinje, D. C. Malling, A. Manalaysay, L. Manenti, R. L. Mannino, N. Marangou, M. F. Marzioni, C. Maupin, M. E. McCarthy, C. T. McConnell, D. N. McKinsey, J. McLaughlin, Y. Meng, J. Migneault, E. H. Miller, E. Mizrachi, J. A. Mock, A. Monte, M. E. Monzani, J. A. Morad, J. D. Morales Mendoza, E. Morrison, B. J. Mount, M. Murdy, A. St. J. Murphy, D. Naim, A. Naylor, C. Nedlik, C. Nehrkorn, F. Neves, A. Nguyen, J. A. Nikoleyczik, A. Nilima, J. O'Dell, F. G. O'Neill, K. O'Sullivan, I. Olcina, M. A. Olevitch, K. C. Oliver-Mallory, J. Orpwood, D. Pagenkopf, S. Pal, K. J. Palladino, J. Palmer, M. Pangilinan, N. Parveen, S. J. Patton, E. K. Pease, B. Penning, C. Pereira, G. Pereira, E. Perry, T. Pershing, I. B. Peterson, A. Piepke, J. Podczerwinski, D. Porzio, S. Powell, R. M. Preece, K. Pushkin, Y. Qie, B. N. Ratcliff, J. Reichenbacher, L. Reichhart, C. A. Rhyne, A. Richards, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, J. P. Rodrigues, A. Rodriguez, H. J. Rose, R. Rosero, P. Rossiter, T. Rushton, G. Rutherford, D. Rynders, J. S. Saba, D. Santone, A. B. M. R. Sazzad, R. W. Schnee, P. R. Scovell, D. Seymour, S. Shaw, T. Shutt, J. J. Silk, C. Silva, G. Sinev, K. Skarpaas, W. Skulski, R. Smith, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, J. Soria, I. Stancu, M. R. Stark, A. Stevens, T. M. Stiegler, K. Stifter, R. Studley, B. Suerfu, T. J. Sumner, P. Sutcliffe, N. Swanson, M. Szydagis, M. Tan, D. J. Taylor, R. Taylor, W. C. Taylor, D. J. Temples, B. P. Tennyson, P. A. Terman, K. J. Thomas, D. R. Tiedt, M. Timalsina, W. H. To, A. Tomás, Z. Tong, D. R. Tovey, J. Tranter, M. Trask, M. Tripathi, D. R. Tronstad, C. E. Tull, W. Turner, L. Tvrznikova, U. Utku, J. Va'vra, A. Vacheret, A. C. Vaitkus, J. R. Verbus, E. Voirin, W. L. Waldron, A. Wang, B. Wang, J. J. Wang, W. Wang, Y. Wang, J. R. Watson, R. C. Webb, A. White, D. T. White, J. T. White, R. G. White, T. J. Whitis, M. Williams, W. J. Wisniewski, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, J. D. Wolfs, S. Woodford, D. Woodward, S. D. Worm, C. J. Wright, Q. Xia, X. Xiang, Q. Xiao, J. Xu, M. Yeh, J. Yin, I. Young, P. Zarzhitsky, A. Zuckerman, E. A. Zweig

Limits on spin-dependent WIMP-nucleon cross section obtained from the complete LUX exposure

LUX Collaboration, D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, A. J. Bailey, J. Balajthy, P. Beltrame, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, P. Brás, D. Byram, S. B. Cahn, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, A. A. Chiller, C. Chiller, A. Currie, J. E. Cutter, T. J. R. Davison, A. Dobi, J. E. Y. Dobson, E. Druszkiewicz, B. N. Edwards, C. H. Faham, S. R. Fallon, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, V. M. Gehman, C. Ghag, M. G. D. Gilchriese, C. R. Hall, M. Hanhardt, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, R. G. Jacobsen, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, R. Knoche, N. A. Larsen, C. Lee, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, A. Lindote, M. I. Lopes, A. Manalaysay, R. L. Mannino, M. F. Marzioni, D. N. McKinsey, D. M. Mei, J. Mock, M. Moongweluwan, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, K. O'Sullivan, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, E. K. Pease, L. Reichhart, C. Rhyne, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, S. Stephenson, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. J. Taylor, W. C. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, M. Tripathi, L. Tvrznikova, S. Uvarov, V. Velan, J. R. Verbus, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, J. Xu, K. Yazdani, S. K. Young, C. Zhang

We present experimental constraints on the spin-dependent WIMP-nucleon elastic cross sections from the total 129.5 kg-year exposure acquired by the Large Underground Xenon experiment (LUX), operating at the Sanford Underground Research Facility in Lead, South Dakota (USA). A profile likelihood ratio analysis allows 90% CL upper limits to be set on the WIMP-neutron (WIMP-proton) cross section of $σ_n$ = 1.6$\times 10^{-41}$ cm$^{2}$ ($σ_p$ = 5$\times 10^{-40}$ cm$^{2}$) at 35 GeV$c^{-2}$, almost a sixfold improvement over the previous LUX spin-dependent results. The spin-dependent WIMP-neutron limit is the most sensitive constraint to date.

Fast and Flexible Analysis of Direct Dark Matter Search Data with Machine Learning

LUX Collaboration, D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, J. Balajthy, J. Bang, A. Baxter, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, B. Boxer, P. Brás, S. Burdin, D. Byram, N. Carrara, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, J. E. Cutter, L. de Viveiros, E. Druszkiewicz, J. Ernst, A. Fan, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, C. Ghag, M. G. D. Gilchriese, C. Gwilliam, C. R. Hall, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, R. G. Jacobsen, O. Jahangir, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, E. V. Korolkova, S. Kravitz, V. A. Kudryavtsev, E. Leason, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, J. Liao, J. Lin, A. Lindote, M. I. Lopes, A. Manalaysay, R. L. Mannino, N. Marangou, D. N. McKinsey, D. -M. Mei, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, A. Naylor, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, A. Nilima, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, C. Rhyne, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, P. Rossiter, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, T. J. Sumner, N. Swanson, M. Szydagis, D. J. Taylor, R. Taylor, W. C. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, L. Tvrznikova, U. Utku, A. Vacheret, A. Vaitkus, V. Velan, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, D. Woodward, X. Xian, J. Xu, C. Zhang

We present the results from combining machine learning with the profile likelihood fit procedure, using data from the Large Underground Xenon (LUX) dark matter experiment. This approach demonstrates reduction in computation time by a factor of 30 when compared with the previous approach, without loss of performance on real data. We establish its flexibility to capture non-linear correlations between variables (such as smearing in light and charge signals due to position variation) by achieving equal performance using pulse areas with and without position-corrections applied. Its efficiency and scalability furthermore enables searching for dark matter using additional variables without significant computational burden. We demonstrate this by including a light signal pulse shape variable alongside more traditional inputs such as light and charge signal strengths. This technique can be exploited by future dark matter experiments to make use of additional information, reduce computational resources needed for signal searches and simulations, and make inclusion of physical nuisance parameters in fits tractable.

Nuclear Recoil Calibration at Sub-keV Energies in LUX and Its Impact on Dark Matter Search Sensitivity

LUX Collaboration, D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, J. Balajthy, J. Bang, A. Baxter, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, B. Boxer, P. Brás, S. Burdin, D. Byram, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, J. E. Cutter, L. de Viveiros, E. Druszkiewicz, A. Fan, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, C. Ghag, M. G. D. Gilchriese, C. Gwilliam, C. R. Hall, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, R. G. Jacobsen, O. Jahangir, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, E. V. Korolkova, S. Kravitz, V. A. Kudryavtsev, E. Leason, K. T. Lesko, J. Liao, J. Lin, A. Lindote, M. I. Lopes, A. Manalaysay, R. L. Mannino, N. Marangou, D. N. McKinsey, D. -M. Mei, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, A. Naylor, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, A. Nilima, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, C. Rhyne, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, P. Rossiter, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, T. J. Sumner, N. Swanson, M. Szydagis, D. J. Taylor, R. Taylor, W. C. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, L. Tvrznikova, U. Utku, A. Vacheret, A. Vaitkus, V. Velan, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, D. Woodward, X. Xiang, J. Xu, C. Zhang

Dual-phase xenon time projection chamber (TPC) detectors offer heightened sensitivities for dark matter detection across a spectrum of particle masses. To broaden their capability to low-mass dark matter interactions, we investigated the light and charge responses of liquid xenon (LXe) to sub-keV nuclear recoils. Using neutron events from a pulsed Adelphi Deuterium-Deuterium neutron generator, an in situ calibration was conducted on the LUX detector. We demonstrate direct measurements of light and charge yields down to 0.45 keV and 0.27 keV, respectively, both approaching single quanta production, the physical limit of LXe detectors. These results hold significant implications for the future of dual-phase xenon TPCs in detecting low-mass dark matter via nuclear recoils.

Dark Matter Search Results from 4.2 Tonne-Years of Exposure of the LUX-ZEPLIN (LZ) Experiment

J. Aalbers, D. S. Akerib, A. K. Al Musalhi, F. Alder, C. S. Amarasinghe, A. Ames, T. J. Anderson, N. Angelides, H. M. Araújo, J. E. Armstrong, M. Arthurs, A. Baker, S. Balashov, J. Bang, J. W. Bargemann, E. E. Barillier, D. Bauer, K. Beattie, T. Benson, A. Bhatti, A. Biekert, T. P. Biesiadzinski, H. J. Birch, E. Bishop, G. M. Blockinger, B. Boxer, C. A. J. Brew, P. Brás, S. Burdin, M. Buuck, M. C. Carmona-Benitez, M. Carter, A. Chawla, H. Chen, J. J. Cherwinka, Y. T. Chin, N. I. Chott, M. V. Converse, R. Coronel, A. Cottle, G. Cox, D. Curran, C. E. Dahl, I. Darlington, S. Dave, A. David, J. Delgaudio, S. Dey, L. de Viveiros, L. Di Felice, C. Ding, J. E. Y. Dobson, E. Druszkiewicz, S. Dubey, S. R. Eriksen, A. Fan, S. Fayer, N. M. Fearon, N. Fieldhouse, S. Fiorucci, H. Flaecher, E. D. Fraser, T. M. A. Fruth, R. J. Gaitskell, A. Geffre, J. Genovesi, C. Ghag, A. Ghosh, R. Gibbons, S. Gokhale, J. Green, M. G. D. van der Grinten, J. J. Haiston, C. R. Hall, T. J. Hall, S. Han, E. Hartigan-O'Connor, S. J. Haselschwardt, M. A. Hernandez, S. A. Hertel, G. Heuermann, G. J. Homenides, M. Horn, D. Q. Huang, D. Hunt, E. Jacquet, R. S. James, J. Johnson, A. C. Kaboth, A. C. Kamaha, Meghna K. K., D. Khaitan, A. Khazov, I. Khurana, J. Kim, Y. D. Kim, J. Kingston, R. Kirk, D. Kodroff, L. Korley, E. V. Korolkova, H. Kraus, S. Kravitz, L. Kreczko, V. A. Kudryavtsev, C. Lawes, D. S. Leonard, K. T. Lesko, C. Levy, J. Lin, A. Lindote, W. H. Lippincott, M. I. Lopes, W. Lorenzon, C. Lu, S. Luitz, P. A. Majewski, A. Manalaysay, R. L. Mannino, C. Maupin, M. E. McCarthy, G. McDowell, D. N. McKinsey, J. McLaughlin, J. B. McLaughlin, R. McMonigle, E. Mizrachi, A. Monte, M. E. Monzani, J. D. Morales Mendoza, E. Morrison, B. J. Mount, M. Murdy, A. St. J. Murphy, A. Naylor, H. N. Nelson, F. Neves, A. Nguyen, C. L. O'Brien, I. Olcina, K. C. Oliver-Mallory, J. Orpwood, K. Y Oyulmaz, K. J. Palladino, J. Palmer, N. J. Pannifer, N. Parveen, S. J. Patton, B. Penning, G. Pereira, E. Perry, T. Pershing, A. Piepke, Y. Qie, J. Reichenbacher, C. A. Rhyne, A. Richards, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, E. Ritchey, H. S. Riyat, R. Rosero, T. Rushton, D. Rynders, D. Santone, A. B. M. R. Sazzad, R. W. Schnee, G. Sehr, B. Shafer, S. Shaw, T. Shutt, J. J. Silk, C. Silva, G. Sinev, J. Siniscalco, R. Smith, V. N. Solovov, P. Sorensen, J. Soria, I. Stancu, A. Stevens, K. Stifter, B. Suerfu, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. R. Tiedt, M. Timalsina, Z. Tong, D. R. Tovey, J. Tranter, M. Trask, M. Tripathi, A. Usón, A. Vacheret, A. C. Vaitkus, O. Valentino, V. Velan, A. Wang, J. J. Wang, Y. Wang, J. R. Watson, L. Weeldreyer, T. J. Whitis, K. Wild, M. Williams, W. J. Wisniewski, L. Wolf, F. L. H. Wolfs, S. Woodford, D. Woodward, C. J. Wright, Q. Xia, J. Xu, Y. Xu, M. Yeh, D. Yeum, W. Zha, E. A. Zweig

Enhancing the sensitivity of the LUX-ZEPLIN (LZ) dark matter experiment to low energy signals

D. S. Akerib, A. K. Al Musalhi, S. K. Alsum, C. S. Amarasinghe, A. Ames, T. J. Anderson, N. Angelides, H. M. Araújo, J. E. Armstrong, M. Arthurs, X. Bai, J. Balajthy, S. Balashov, J. Bang, J. W. Bargemann, D. Bauer, A. Baxter, P. Beltrame, E. P. Bernard, A. Bernstein, A. Bhatti, A. Biekert, T. P. Biesiadzinski, H. J. Birch, G. M. Blockinger, B. Boxer, C. A. J. Brew, P. Brás, S. Burdin, J. K. Busenitz, M. Buuck, R. Cabrita, M. C. Carmona-Benitez, M. Cascella, C. Chan, N. I. Chott, A. Cole, M. V. Converse, A. Cottle, G. Cox, J. E. Cutter, C. E. Dahl, L. de Viveiros, J. E. Y. Dobson, E. Druszkiewicz, S. R. Eriksen, A. Fan, S. Fayer, N. M. Fearon, S. Fiorucci, H. Flaecher, E. D. Fraser, T. Fruth, R. J. Gaitskell, J. Genovesi, C. Ghag, E. Gibson, S. Gokhale, M. G. D. van der Grinten, C. B. Gwilliam, C. R. Hall, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, O. Jahangir, R. S. James, W. Ji, J. Johnson, A. C. Kaboth, A. C. Kamaha, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, A. Khazov, I. Khurana, D. Kodroff, L. Korley, E. V. Korolkova, H. Kraus, S. Kravitz, L. Kreczko, B. Krikler, V. A. Kudryavtsev, E. A. Leason, K. T. Lesko, C. Levy, J. Li, J. Liao, J. Lin, A. Lindote, R. Linehan, W. H. Lippincott, X. Liu, M. I. Lopes, E. Lopez Asamar, B. López Paredes, W. Lorenzon, S. Luitz, P. A. Majewski, A. Manalaysay, L. Manenti, R. L. Mannino, N. Marangou, M. E. McCarthy, D. N. McKinsey, J. McLaughlin, E. H. Miller, E. Mizrachi, A. Monte, M. E. Monzani, J. A. Morad, J. D. Morales Mendoza, E. Morrison, B. J. Mount, A. St. J. Murphy, D. Naim, A. Naylor, C. Nedlik, H. N. Nelson, F. Neves, J. A. Nikoleyczik, I. Olcina, K. C. Oliver-Mallory, S. Pal, K. J. Palladino, J. Palmer, N. Parveen, E. K. Pease, B. Penning, G. Pereira, A. Piepke, Y. Qie, J. Reichenbacher, C. A. Rhyne, A. Richards, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, R. Rosero, P. Rossiter, D. Santone, A. B. M. R. Sazzad, R. W. Schnee, P. R. Scovell, S. Shaw, T. A. Shutt, J. J. Silk, C. Silva, R. Smith, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, I. Stancu, A. Stevens, K. Stifter, B. Suerfu, T. J. Sumner, N. Swanson, M. Szydagis, W. C. Taylor, R. Taylor, D. J. Temples, P. A. Terman, D. R. Tiedt, M. Timalsina, W. H. To, M. Tripathi, D. R. Tronstad, W. Turner, U. Utku, A. Vaitkus, B. Wang, J. J. Wang, W. Wang, J. R. Watson, R. C. Webb, R. G. White, T. J. Whitis, M. Williams, F. L. H. Wolfs, D. Woodward, C. J. Wright, X. Xiang, J. Xu, M. Yeh, P. Zarzhitsky

A Next-Generation Liquid Xenon Observatory for Dark Matter and Neutrino Physics

J. Aalbers, K. Abe, V. Aerne, F. Agostini, S. Ahmed Maouloud, D. S. Akerib, D. Yu. Akimov, J. Akshat, A. K. Al Musalhi, F. Alder, S. K. Alsum, L. Althueser, C. S. Amarasinghe, F. D. Amaro, A. Ames, T. J. Anderson, B. Andrieu, N. Angelides, E. Angelino, J. Angevaare, V. C. Antochi, D. Antón Martin, B. Antunovic, E. Aprile, H. M. Araújo, J. E. Armstrong, F. Arneodo, M. Arthurs, P. Asadi, S. Baek, X. Bai, D. Bajpai, A. Baker, J. Balajthy, S. Balashov, M. Balzer, A. Bandyopadhyay, J. Bang, E. Barberio, J. W. Bargemann, L. Baudis, D. Bauer, D. Baur, A. Baxter, A. L. Baxter, M. Bazyk, K. Beattie, J. Behrens, N. F. Bell, L. Bellagamba, P. Beltrame, M. Benabderrahmane, E. P. Bernard, G. F. Bertone, P. Bhattacharjee, A. Bhatti, A. Biekert, T. P. Biesiadzinski, A. R. Binau, R. Biondi, Y. Biondi, H. J. Birch, F. Bishara, A. Bismark, C. Blanco, G. M. Blockinger, E. Bodnia, C. Boehm, A. I. Bolozdynya, P. D. Bolton, S. Bottaro, C. Bourgeois, B. Boxer, P. Brás, A. Breskin, P. A. Breur, C. A. J. Brew, J. Brod, E. Brookes, A. Brown, E. Brown, S. Bruenner, G. Bruno, R. Budnik, T. K. Bui, S. Burdin, S. Buse, J. K. Busenitz, D. Buttazzo, M. Buuck, A. Buzulutskov, R. Cabrita, C. Cai, D. Cai, C. Capelli, J. M. R. Cardoso, M. C. Carmona-Benitez, M. Cascella, R. Catena, S. Chakraborty, C. Chan, S. Chang, A. Chauvin, A. Chawla, H. Chen, V. Chepel, N. I. Chott, D. Cichon, A. Cimental Chavez, B. Cimmino, M. Clark, R. T. Co, A. P. Colijn, J. Conrad, M. V. Converse, M. Costa, A. Cottle, G. Cox, O. Creaner, J. J. Cuenca Garcia, J. P. Cussonneau, J. E. Cutter, C. E. Dahl, V. D'Andrea, A. David, M. P. Decowski, J. B. Dent, F. F. Deppisch, L. de Viveiros, P. Di Gangi, A. Di Giovanni, S. Di Pede, J. Dierle, S. Diglio, J. E. Y. Dobson, M. Doerenkamp, D. Douillet, G. Drexlin, E. Druszkiewicz, D. Dunsky, K. Eitel, A. Elykov, T. Emken, R. Engel, S. R. Eriksen, M. Fairbairn, A. Fan, J. J. Fan, S. J. Farrell, S. Fayer, N. M. Fearon, A. Ferella, C. Ferrari, A. Fieguth, A. Fieguth, S. Fiorucci, H. Fischer, H. Flaecher, M. Flierman, T. Florek, R. Foot, P. J. Fox, R. Franceschini, E. D. Fraser, C. S. Frenk, S. Frohlich, T. Fruth, W. Fulgione, C. Fuselli, P. Gaemers, R. Gaior, R. J. Gaitskell, M. Galloway, F. Gao, I. Garcia Garcia, J. Genovesi, C. Ghag, S. Ghosh, E. Gibson, W. Gil, D. Giovagnoli, F. Girard, R. Glade-Beucke, F. Glück, S. Gokhale, A. de Gouvêa, L. Gráf, L. Grandi, J. Grigat, B. Grinstein, M. G. D. van der Grinten, R. Grössle, H. Guan, M. Guida, R. Gumbsheimer, C. B. Gwilliam, C. R. Hall, L. J. Hall, R. Hammann, K. Han, V. Hannen, S. Hansmann-Menzemer, R. Harata, S. P. Hardin, E. Hardy, C. A. Hardy, K. Harigaya, R. Harnik, S. J. Haselschwardt, M. Hernandez, S. A. Hertel, A. Higuera, C. Hils, S. Hochrein, L. Hoetzsch, M. Hoferichter, N. Hood, D. Hooper, M. Horn, J. Howlett, D. Q. Huang, Y. Huang, D. Hunt, M. Iacovacci, G. Iaquaniello, R. Ide, C. M. Ignarra, G. Iloglu, Y. Itow, E. Jacquet, O. Jahangir, J. Jakob, R. S. James, A. Jansen, W. Ji, X. Ji, F. Joerg, J. Johnson, A. Joy, A. C. Kaboth, A. C. Kamaha, K. Kanezaki, K. Kar, M. Kara, N. Kato, P. Kavrigin, S. Kazama, A. W. Keaveney, J. Kellerer, D. Khaitan, A. Khazov, G. Khundzakishvili, I. Khurana, B. Kilminster, M. Kleifges, P. Ko, M. Kobayashi, M. Kobayashi, D. Kodroff, G. Koltmann, A. Kopec, A. Kopmann, J. Kopp, L. Korley, V. N. Kornoukhov, E. V. Korolkova, H. Kraus, L. M. Krauss, S. Kravitz, L. Kreczko, V. A. Kudryavtsev, F. Kuger, J. Kumar, B. López Paredes, L. LaCascio, Q. Laine, H. Landsman, R. F. Lang, E. A. Leason, J. Lee, D. S. Leonard, K. T. Lesko, L. Levinson, C. Levy, I. Li, S. C. Li, T. Li, S. Liang, C. S. Liebenthal, J. Lin, Q. Lin, S. Lindemann, M. Lindner, A. Lindote, R. Linehan, W. H. Lippincott, X. Liu, K. Liu, J. Liu, J. Loizeau, F. Lombardi, J. Long, M. I. Lopes, E. Lopez Asamar, W. Lorenzon, C. Lu, S. Luitz, Y. Ma, P. A. N. Machado, C. Macolino, T. Maeda, J. Mahlstedt, P. A. Majewski, A. Manalaysay, A. Mancuso, L. Manenti, A. Manfredini, R. L. Mannino, N. Marangou, J. March-Russell, F. Marignetti, T. Marrodán Undagoitia, K. Martens, R. Martin, I. Martinez-Soler, J. Masbou, D. Masson, E. Masson, S. Mastroianni, M. Mastronardi, J. A. Matias-Lopes, M. E. McCarthy, N. McFadden, E. McGinness, D. N. McKinsey, J. McLaughlin, K. McMichael, P. Meinhardt, J. Menéndez, Y. Meng, M. Messina, R. Midha, D. Milisavljevic, E. H. Miller, B. Milosevic, S. Milutinovic, S. A. Mitra, K. Miuchi, E. Mizrachi, K. Mizukoshi, A. Molinario, A. Monte, C. M. B. Monteiro, M. E. Monzani, J. S. Moore, K. Morå, J. A. Morad, J. D. Morales Mendoza, S. Moriyama, E. Morrison, E. Morteau, Y. Mosbacher, B. J. Mount, J. Mueller, A. St. J. Murphy, M. Murra, D. Naim, S. Nakamura, E. Nash, N. Navaieelavasani, A. Naylor, C. Nedlik, H. N. Nelson, F. Neves, J. L. Newstead, K. Ni, J. A. Nikoleyczik, V. Niro, U. G. Oberlack, M. Obradovic, K. Odgers, C. A. J. O'Hare, P. Oikonomou, I. Olcina, K. Oliver-Mallory, A. Oranday, J. Orpwood, I. Ostrovskiy, K. Ozaki, B. Paetsch, S. Pal, J. Palacio, K. J. Palladino, J. Palmer, P. Panci, M. Pandurovic, A. Parlati, N. Parveen, S. J. Patton, V. Pěč, Q. Pellegrini, B. Penning, G. Pereira, R. Peres, Y. Perez-Gonzalez, E. Perry, T. Pershing, R. Petrossian-Byrne, J. Pienaar, A. Piepke, G. Pieramico, M. Pierre, M. Piotter, V. Pizella, G. Plante, T. Pollmann, D. Porzio, J. Qi, Y. Qie, J. Qin, N. Raj, M. Rajado Silva, K. Ramanathan, D. Ramírez García, J. Ravanis, L. Redard-Jacot, D. Redigolo, S. Reichard, J. Reichenbacher, C. A. Rhyne, A. Richards, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, A. Rocchetti, S. L. Rosenfeld, R. Rosero, N. Rupp, T. Rushton, S. Saha, L. Sanchez, P. Sanchez-Lucas, D. Santone, J. M. F. dos Santos, I. Sarnoff, G. Sartorelli, A. B. M. R. Sazzad, M. Scheibelhut, R. W. Schnee, M. Schrank, J. Schreiner, P. Schulte, D. Schulte, H. Schulze Eissing, M. Schumann, T. Schwemberger, A. Schwenk, T. Schwetz, L. Scotto Lavina, P. R. Scovell, H. Sekiya, M. Selvi, E. Semenov, F. Semeria, P. Shagin, S. Shaw, S. Shi, E. Shockley, T. A. Shutt, R. Si-Ahmed, J. J. Silk, C. Silva, M. C. Silva, H. Simgen, F. Šimkovic, G. Sinev, R. Singh, W. Skulski, J. Smirnov, R. Smith, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, J. Soria, T. J. Sparmann, I. Stancu, M. Steidl, A. Stevens, K. Stifter, L. E. Strigari, D. Subotic, B. Suerfu, A. M. Suliga, T. J. Sumner, P. Szabo, M. Szydagis, A. Takeda, Y. Takeuchi, P. -L. Tan, C. Taricco, W. C. Taylor, D. J. Temples, A. Terliuk, P. A. Terman, D. Thers, K. Thieme, Th. Thümmler, D. R. Tiedt, M. Timalsina, W. H. To, F. Toennies, Z. Tong, F. Toschi, D. R. Tovey, J. Tranter, M. Trask, G. C. Trinchero, M. Tripathi, D. R. Tronstad, R. Trotta, Y. D. Tsai, C. D. Tunnell, W. G. Turner, R. Ueno, P. Urquijo, U. Utku, A. Vaitkus, K. Valerius, E. Vassilev, S. Vecchi, V. Velan, S. Vetter, A. C. Vincent, L. Vittorio, G. Volta, B. von Krosigk, M. von Piechowski, D. Vorkapic, C. E. M. Wagner, A. M. Wang, B. Wang, Y. Wang, W. Wang, J. J. Wang, L. -T. Wang, M. Wang, Y. Wang, J. R. Watson, Y. Wei, C. Weinheimer, E. Weisman, M. Weiss, D. Wenz, S. M. West, T. J. Whitis, M. Williams, M. J. Wilson, D. Winkler, C. Wittweg, J. Wolf, T. Wolf, F. L. H. Wolfs, S. Woodford, D. Woodward, C. J. Wright, V. H. S. Wu, P. Wu, S. Wüstling, M. Wurm, Q. Xia, X. Xiang, Y. Xing, J. Xu, Z. Xu, D. Xu, M. Yamashita, R. Yamazaki, H. Yan, L. Yang, Y. Yang, J. Ye, M. Yeh, I. Young, H. B. Yu, T. T. Yu, L. Yuan, G. Zavattini, S. Zerbo, Y. Zhang, M. Zhong, N. Zhou, X. Zhou, T. Zhu, Y. Zhu, Y. Zhuang, J. P. Zopounidis, K. Zuber, J. Zupan

Measurement of the Muon Flux at the Sanford Underground Research Facility with the LUX-ZEPLIN Dark Matter Detector

D. S. Akerib, A. K. Al Musalhi, F. Alder, B. J. Almquist, C. S. Amarasinghe, A. Ames, T. J. Anderson, N. Angelides, H. M. Araújo, J. E. Armstrong, M. Arthurs, A. Baker, S. Balashov, J. Bang, J. W. Bargemann, E. E. Barillier, K. Beattie, A. Bhatti, T. P. Biesiadzinski, H. J. Birch, E. Bishop, G. M. Blockinger, C. A. J. Brew, P. Brás, S. Burdin, M. C. Carmona-Benitez, M. Carter, A. Chawla, H. Chen, Y. T. Chin, N. I. Chott, S. Contreras, M. V. Converse, R. Coronel, A. Cottle, G. Cox, D. Curran, C. E. Dahl, I. Darlington, S. Dave, A. David, J. Delgaudio, S. Dey, L. de Viveiros, L. Di Felice, C. Ding, J. E. Y. Dobson, E. Druszkiewicz, S. Dubey, C. L. Dunbar, S. R. Eriksen, N. M. Fearon, N. Fieldhouse, S. Fiorucci, H. Flaecher, E. D. Fraser, T. M. A. Fruth, P. W. Gaemers, R. J. Gaitskell, A. Geffre, J. Genovesi, C. Ghag, J. Ghamsari, A. Ghosh, R. Gibbons, S. Gokhale, J. Green, M. G. D. van der Grinten, J. J. Haiston, C. R. Hall, T. Hall, R. H. Hampp, S. J. Haselschwardt, M. A. Hernandez, S. A. Hertel, G. J. Homenides, M. Horn, D. Q. Huang, D. Hunt, R. S. James, E. Jacquet, K. Jenkins, A. C. Kaboth, A. C. Kamaha, M. K. Kannichankandy, D. Khaitan, A. Khazov, J. Kim, Y. D. Kim, D. Kodroff, E. V. Korolkova, H. Kraus, S. Kravitz, L. Kreczko, V. A. Kudryavtsev, C. Lawes, D. S. Leonard, K. T. Lesko, C. Levy, J. Lin, A. Lindote, W. H. Lippincott, J. Long, M. I. Lopes, W. Lorenzon, C. Lu, S. Luitz, V. Mahajan, P. A. Majewski, A. Manalaysay, R. L. Mannino, R. J. Matheson, C. Maupin, M. E. McCarthy, D. N. McKinsey, J. McLaughlin, J. B. Mclaughlin, R. McMonigle, B. Mitra, E. Mizrachi, M. E. Monzani, K. Morå, E. Morrison, B. J. Mount, M. Murdy, A. St. J. Murphy, H. N. Nelson, F. Neves, A. Nguyen, C. L. O'Brien, F. H. O'Shea, I. Olcina, K. C. Oliver-Mallory, J. Orpwood, K. Y. Oyulmaz, K. J. Palladino, N. J. Pannifer, N. Parveen, S. J. Patton, B. Penning, G. Pereira, E. Perry, T. Pershing, A. Piepke, S. S. Poudel, Y. Qie, J. Reichenbacher, C. A. Rhyne, G. R. C. Rischbieter, E. Ritchey, H. S. Riyat, R. Rosero, N. J. Rowe, T. Rushton, D. Rynders, S. Saltão, D. Santone, I. Sargeant, A. B. M. R. Sazzad, R. W. Schnee, G. Sehr, B. Shafer, S. Shaw, W. Sherman, K. Shi, T. Shutt, C. Silva, G. Sinev, J. Siniscalco, A. M. Slivar, R. Smith, V. N. Solovov, P. Sorensen, J. Soria, T. Stenhouse, T. J. Sumner, A. Swain, M. Szydagis, D. R. Tiedt, M. Timalsina, D. R. Tovey, J. Tranter, M. Trask, K. Trengove, M. Tripathi, A. Usón, A. C. Vaitkus, O. Valentino, V. Velan, A. Wang, J. J. Wang, Y. Wang, L. Weeldreyer, T. J. Whitis, K. Wild, M. Williams, J. Winnicki, L. Wolf, F. L. H. Wolfs, S. Woodford, D. Woodward, C. J. Wright, Q. Xia, J. Xu, Y. Xu, M. Yeh, D. Yeum, J. Young, W. Zha, H. Zhang, T. Zhang, Y. Zhou

Results of a Search for Sub-GeV Dark Matter Using 2013 LUX Data

D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, J. Balajthy, P. Beltrame, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, B. Boxer, P. Brás, S. Burdin, D. Byram, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, J. E. Cutter, T. J. R. Davison, E. Druszkiewicz, S. R. Fallon, A. Fan, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, J. Genovesi, C. Ghag, M. G. D. Gilchriese, C. Gwilliam, C. R. Hall, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, R. G. Jacobsen, O. Jahangir, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, R. Knoche, E. V. Korolkova, S. Kravitz, V. A. Kudryavtsev, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, J. Liao, J. Lin, A. Lindote, M. I. Lopes, A. Manalaysay, R. L. Mannino, N. Marangou, M. F. Marzioni, D. N. McKinsey, D. -M. Mei, M. Moongweluwan, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, A. Naylor, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, E. K. Pease, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, C. Rhyne, P. Rossiter, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. J. Taylor, W. C. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, M. Tripathi, L. Tvrznikova, U. Utku, S. Uvarov, V. Velan, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, D. Woodward, J. Xu, K. Yazdani, C. Zhang

The scattering of dark matter (DM) particles with sub-GeV masses off nuclei is difficult to detect using liquid xenon-based DM search instruments because the energy transfer during nuclear recoils is smaller than the typical detector threshold. However, the tree-level DM-nucleus scattering diagram can be accompanied by simultaneous emission of a Bremsstrahlung photon or a so-called "Migdal" electron. These provide an electron recoil component to the experimental signature at higher energies than the corresponding nuclear recoil. The presence of this signature allows liquid xenon detectors to use both the scintillation and the ionization signals in the analysis where the nuclear recoil signal would not be otherwise visible. We report constraints on spin-independent DM-nucleon scattering for DM particles with masses of 0.4-5 GeV/c$^2$ using 1.4$\times10^4$ kg$\cdot$day of search exposure from the 2013 data from the Large Underground Xenon (LUX) experiment for four different classes of mediators. This analysis extends the reach of liquid xenon-based DM search instruments to lower DM masses than has been achieved previously.

An Effective Field Theory Analysis of the First LUX Dark Matter Search

D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, J. Balajthy, A. Baxter, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, B. Boxer, P. Brás, S. Burdin, D. Byram, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, J. E. Cutter, L. de Viveiros, E. Druszkiewicz, A. Fan, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, C. Ghag, M. G. D. Gilchriese, C. Gwilliam, C. R. Hall, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, R. G. Jacobsen, O. Jahangir, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, E. V. Korolkova, S. Kravitz, V. A. Kudryavtsev, N. A. Larsen, E. Leason, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, J. Liao, J. Lin, A. Lindote, M. I. Lopes, A. Manalaysay, R. L. Mannino, N. Marangou, D. N. McKinsey, D. -M. Mei, M. Moongweluwan, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, A. Naylor, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, A. Nilima, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, E. K. Pease, Q. Riffard, G. R. C. Rischbieter, C. Rhyne, P. Rossiter, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. J. Taylor, R. Taylor, W. C. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, L. Tvrznikova, U. Utku, S. Uvarov, A. Vacheret, V. Velan, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, D. Woodward, J. Xu, C. Zhang

The Large Underground Xenon (LUX) dark matter search was a 250-kg active mass dual-phase time projection chamber that operated by detecting light and ionization signals from particles incident on a xenon target. In December 2015, LUX reported a minimum 90% upper C.L. of 6e-46 cm^2 on the spin-independent WIMP-nucleon elastic scattering cross section based on a 1.4e4 kg*day exposure in its first science run. Tension between experiments and the absence of a definitive positive detection suggest it would be prudent to search for WIMPs outside the standard spin-independent/spin-dependent paradigm. Recent theoretical work has identified a complete basis of 14 independent effective field theory (EFT) operators to describe WIMP-nucleon interactions. In addition to spin-independent and spin-dependent nuclear responses, these operators can produce novel responses such as angular-momentum-dependent and spin-orbit couplings. Here we report on a search for all 14 of these EFT couplings with data from LUX's first science run. Limits are placed on each coupling as a function of WIMP mass.

LUX Trigger Efficiency

D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, J. Balajthy, P. Beltrame, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, B. Boxer, P. Brás, S. Burdin, D. Byram, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, J. E. Cutter, T. J. R. Davison, E. Druszkiewicz, S. R. Fallon, A. Fan, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, J. Genovesi, C. Ghag, M. G. D. Gilchriese, E. Grace, C. Gwilliam, C. R. Hall, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, R. G. Jacobsen, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, R. Knoche, E. V. Korolkova, S. Kravitz, V. A. Kudryavtsev, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, J. Liao, J. Lin, A. Lindote, M. I. Lopes, A. Manalaysay, R. L. Mannino, N. Marangou, M. F. Marzioni, D. N. McKinsey, D. -M. Mei, M. Moongweluwan, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, E. K. Pease, G. R. C. Rischbieter, C. Rhyne, P. Rossiter, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. J. Taylor, W. C. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, M. Tripathi, L. Tvrznikova, U. Utku, S. Uvarov, V. Velan, J. R. Verbus, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, D. Woodward, J. Xu, K. Yazdani, C. Zhang

The Large Underground Xenon experiment (LUX) searches for dark matter using a dual-phase xenon detector. LUX uses a custom-developed trigger system for event selection. In this paper, the trigger efficiency, which is defined as the probability that an event of interest is selected for offline analysis, is studied using raw data obtained from both electron recoil (ER) and nuclear recoil (NR) calibrations. The measured efficiency exceeds 98\% at a pulse area of 90 detected photons, which is well below the WIMP analysis threshold on the S2 pulse area. The efficiency also exceeds 98\% at recoil energies of \mbox{0.2 keV} and above for ER, and \mbox{1.3 keV} and above for NR. The measured trigger efficiency varies between 99\% and 100\% over the fiducial volume of the detector.

Low-energy (0.7-74 keV) nuclear recoil calibration of the LUX dark matter experiment using D-D neutron scattering kinematics

LUX Collaboration, D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Araújo, X. Bai, A. J. Bailey, J. Balajthy, P. Beltrame, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, A. Bradley, R. Bramante, P. Brás, D. Byram, S. B. Cahn, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, J. J. Chapman, A. A. Chiller, C. Chiller, A. Currie, J. E. Cutter, T. J. R. Davison, L. de Viveiros, A. Dobi, J. E. Y. Dobson, E. Druszkiewicz, B. N. Edwards, C. H. Faham, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, V. M. Gehman, C. Ghag, K. R. Gibson, M. G. D. Gilchriese, C. R. Hall, M. Hanhardt, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, M. Ihm, R. G. Jacobsen, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, R. Knoche, N. A. Larsen, C. Lee, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, A. Lindote, M. I. Lopes, D. C. Malling, A. Manalaysay, R. L. Mannino, M. F. Marzioni, D. N. McKinsey, D. M. Mei, J. Mock, M. Moongweluwan, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, K. O'Sullivan, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, M. Pangilinan, E. K. Pease, P. Phelps, L. Reichhart, C. A. Rhyne, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, M. Solmaz, V. N. Solovov, P. Sorensen, S. Stephenson, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. J. Taylor, W. C. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, M. Tripathi, L. Tvrznikova, S. Uvarov, J. R. Verbus, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, J. Xu, K. Yazdani, S. K. Young, C. Zhang

The Large Underground Xenon (LUX) experiment is a dual-phase liquid xenon time projection chamber (TPC) operating at the Sanford Underground Research Facility in Lead, South Dakota. A calibration of nuclear recoils in liquid xenon was performed $\textit{in situ}$ in the LUX detector using a collimated beam of mono-energetic 2.45 MeV neutrons produced by a deuterium-deuterium (D-D) fusion source. The nuclear recoil energy from the first neutron scatter in the TPC was reconstructed using the measured scattering angle defined by double-scatter neutron events within the active xenon volume. We measured the absolute charge ($Q_{y}$) and light ($L_{y}$) yields at an average electric field of 180 V/cm for nuclear recoil energies spanning 0.7 to 74 keV and 1.1 to 74 keV, respectively. This calibration of the nuclear recoil signal yields will permit the further refinement of liquid xenon nuclear recoil signal models and, importantly for dark matter searches, clearly demonstrates measured ionization and scintillation signals in this medium at recoil energies down to $\mathcal{O}$(1 keV).

Chromatographic separation of radioactive noble gases from xenon

LUX Collaboration, D. S. Akerib, H. M. Araújo, X. Bai, A. J. Bailey, J. Balajthy, P. Beltrame, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, R. Bramante, S. B. Cahn, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, A. A. Chiller, C. Chiller, T. Coffey, A. Currie, J. E. Cutter, T. J. R. Davison, A. Dobi, J. E. Y. Dobson, E. Druszkiewicz, B. N. Edwards, C. H. Faham, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, V. M. Gehman, C. Ghag, K. R. Gibson, M. G. D. Gilchriese, C. R. Hall, M. Hanhardt, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, M. Ihm, R. G. Jacobsen, W. Ji, K. Kamdin, K. Kazkaz, D. Khaitan, R. Knoche, N. A. Larsen, C. Lee, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, A. Lindote, M. I. Lopes, A. Manalaysay, R. L. Mannino, M. F. Marzioni, D. N. McKinsey, D. -M. Mei, J. Mock, M. Moongweluwan, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, K. O'Sullivan, K. C. Oliver-Mallory, K. J. Palladino, E. K. Pease, K. Pech, P. Phelps, L. Reichhart, C. Rhyne, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, V. N. Solovov, P. Sorensen, S. Stephenson, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. J. Taylor, W. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, M. Tripathi, L. Tvrznikova, S. Uvarov, J. R. Verbus, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, K. Yazdani, S. K. Young, C. Zhang

The Large Underground Xenon (LUX) experiment operates at the Sanford Underground Research Facility to detect nuclear recoils from the hypothetical Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) on a liquid xenon target. Liquid xenon typically contains trace amounts of the noble radioactive isotopes $^{85}$Kr and $^{39}$Ar that are not removed by the in situ gas purification system. The decays of these isotopes at concentrations typical of research-grade xenon would be a dominant background for a WIMP search exmperiment. To remove these impurities from the liquid xenon, a chromatographic separation system based on adsorption on activated charcoal was built. 400 kg of xenon was processed, reducing the average concentration of krypton from 130 ppb to 3.5 ppt as measured by a cold-trap assisted mass spectroscopy system. A 50 kg batch spiked to 0.001 g/g of krypton was processed twice and reduced to an upper limit of 0.2 ppt.

Tritium calibration of the LUX dark matter experiment

LUX Collaboration, D. S. Akerib, H. M. Araújo, X. Bai, A. J. Bailey, J. Balajthy, P. Beltrame, E. P. Bernard, A. Bernstein, T. P. Biesiadzinski, E. M. Boulton, A. Bradley, R. Bramante, S. B. Cahn, M. C. Carmona-Benitez, C. Chan, J. J. Chapman, A. A. Chiller, C. Chiller, A. Currie, J. E. Cutter, T. J. R. Davison, L. de Viveiros, A. Dobi, J. E. Y. Dobson, E. Druszkiewicz, B. N. Edwards, C. H. Faham, S. Fiorucci, R. J. Gaitskell, V. M. Gehman, C. Ghag, K. R. Gibson, M. G. D. Gilchriese, C. R. Hall, M. Hanhardt, S. J. Haselschwardt, S. A. Hertel, D. P. Hogan, M. Horn, D. Q. Huang, C. M. Ignarra, M. Ihm, R. G. Jacobsen, W. Ji, K. Kazkaz, D. Khaitan, R. Knoche, N. A. Larsen, C. Lee, B. G. Lenardo, K. T. Lesko, A. Lindote, M. I. Lopes, D. C. Malling, A. G. Manalaysay, R. L. Mannino, M. F. Marzioni, D. N. McKinsey, D. M. Mei, J. Mock, M. Moongweluwan, J. A. Morad, A. St. J. Murphy, C. Nehrkorn, H. N. Nelson, F. Neves, K. O`Sullivan, K. C. Oliver-Mallory, R. A. Ott, K. J. Palladino, M. Pangilinan, E. K. Pease, P. Phelps, L. Reichhart, C. Rhyne, S. Shaw, T. A. Shutt, C. Silva, V. N. Solovov, P. Sorensen, S. Stephenson, T. J. Sumner, M. Szydagis, D. J. Taylor, W. Taylor, B. P. Tennyson, P. A. Terman, D. R. Tiedt, W. H. To, M. Tripathi, L. Tvrznikova, S. Uvarov, J. R. Verbus, R. C. Webb, J. T. White, T. J. Whitis, M. S. Witherell, F. L. H. Wolfs, S. K. Young, C. Zhang

We present measurements of the electron-recoil (ER) response of the LUX dark matter detector based upon 170,000 highly pure and spatially-uniform tritium decays. We reconstruct the tritium energy spectrum using the combined energy model and find good agreement with expectations. We report the average charge and light yields of ER events in liquid xenon at 180 V/cm and 105 V/cm and compare the results to the NEST model. We also measure the mean charge recombination fraction and its fluctuations, and we investigate the location and width of the LUX ER band. These results provide input to a re-analysis of the LUX Run3 WIMP search.