# The Single-Phase ProtoDUNE Technical Design Report **Authors:** B. Abi, R. Acciarri, M. A. Acero, M. Adamowski, C. Adams, D. L. Adams,, P. Adamson, M. Adinolfi, Z. Ahmad, C. H. Albright, T. Alion, J. Anderson, K., Anderson, C. Andreopoulos, M. P. Andrews, R. A. Andrews, J. dos Anjos, A., Ankowski, J. Anthony, M. Antonello, A. Aranda Fernandez, A. Ariga, T. Ariga,, E. Arrieta Diaz, J. Asaadi, M. Ascencio, D. M. Asner, M. S. Athar, M. Auger,, A. Aurisano, V. Aushev, D. Autiero, F. Azfar, J. J. Back, H. O. Back, C., Backhouse, X. Bai, M. Baird, A. B. Balantekin, S. Balasubramanian, B. Baller,, P. Ballett, B. Bambah, H. Band, M. Bansal, S. Bansal, G. J. Barker, G. Barr,, J. Barranco Monarca, N. Barros, A. Bashyal, M. Bass, F. Bay, J. L. Bazo, J., F. Beacom, B. R. Behera, G. Bellettini, V. Bellini, O. Beltramello, N., Benekos, P. A. Benetti, A. Bercellie, E. Berman, H. Berns, R. Bernstein, S., Bertolucci, V. Bhatnagar, B. Bhuyan, J. Bian, K. Biery, M. Bishai, A., Bitadze, T. Blackburn, A. Blake, F. d. M. Blaszczyk, E. Blaufuss, G. C., Blazey, M. Blennow, E. Blucher, V. Bocean, F. Boffelli, J. Boissevain, S., Bolognesi, T. Bolton, M. Bonesini, T. Boone, C. Booth, S. Bordoni, P. Bour,, B. Bourguille, S. B. Boyd, D. Boyden, D. Brailsford, A. Brandt, J. Bremer, S., J. Brice, C. Bromberg, G. Brooijmans, G. Brown, G. Brunetti, N. Buchanan, H., Budd, P. Calafiura, A. Calatayud, E. Calligarich, E. Calvo, L. Camilleri, M., Campanelli, C. Cantini, B. Carls, M. Cascella, E. Catano-Mur, M., Cavaili-Sforza, F. Cavanna, S. Centro, A. Cervera Villanueva, T. Cervi, M., Chalifour, A. Chappuis, A. Chatterjee, S. Chattopadhyay, S. Chattopadhyay, L., Chaussard, S. Chembra, H. Chen, M. Chen, D. Cherdack, C. Chi, S. Childress,, S. Choubey, B. C. Choudhary, G. Christodoulou, C. Christofferson, E. Church,, T. E. Coan, A. Cocco, P. Cole, G. Collin, J. M. Conrad, M. Convery, R. Corey,, L. Corwin, J. I. Crespo-Anad\'on, J. Creus Prats, P. Crivelli, D., Cronin-Hennessy, C. Crowley, A. Curioni, D. Cussans, H. da Motta, D. Dale, T., Davenne, G. S. Davies, J. Davies, J. Dawson, K. De, I. De Bonis, A. De, Gouvea, P. C. de Holanda, P. De Jong, P. De Lurgio, J. J. de Vries, M. P., Decowski, P. Dedin-Neto, A. Delbart, D. Delepine, M. Delgado, D. Demuth, S., Dennis, C. Densham, R. Dharmapalan, N. Dhingra, M. Diamantopoulou, J. S., Diaz, G. Diaz Bautista, P. Ding, M. Diwan, Z. Djurcic, M. J. Dolinski, G., Drake, D. Duchesneau, D. Dutta, M. Duvernois, H. Duyang, D. A. Dwyer, S. Dye,, A. S. Dyshkant, S. Dytman, M. Eads, B. Eberly, D. Edmunds, S. Elliott, W. M., Ellsworth, M. Elnimr, S. Emery, S. Eno, A. Ereditato, C. O. Escobar, L., Escudero Sanchez, J. J. Evans, K. Fahey, A. Falcone, L. Falk, A. Farbin, C., Farnese, Y. Farzan, M. Fasoli, A. Fava, J. Felix, P. Fernandez Menendez, E., Fernandez-Martinez, L. Fields, F. Filthaut, A. Finch, M. Fitton, B.T., Fleming, T. Forest, J. Fowler, W. Fox, J. Freeman, J. Freestone, D. Friant,, J. Fried, A. Friedland, S. Fuess, B. Fujikawa, A. Gago, H. Gallagher, S., Galvin, S. Galymov, T. Gamble, R. Gandhi, S. Gao, D. Garcia-Gamez, S., Gardiner, D. Gastler, A. Gendotti, D. Gibin, I. Gil-Botella, R. Gill, A. K., Giri, D. Goeldi, M. Gold, S. Gollapinni, R. A. Gomes, J. J. Gomez Cadenas, M., C. Goodman, D. Gorbunov, S. Goswami, N. Graf, N. Graf, M. Graham, E., Gramelini, R. Gran, C. Grant, N. Grant, V. Greco, H. Greenlee, L. Greenler,, M. Groh, K. Grzelak, E. Guardincerri, V. Guarino, G. P. Guedes, R. Guenette,, A. Guglielmi, K. K. Guthikonda, M. M. Guzzo, A. T. Habig, A. Hackenburg, R., W. Hackenburg, H. Hadavand, R. Haenni, A. Hahn, M. D. Haigh, T. Haines, T., Hamernik, P. Hamilton, T. Handler, S. Hans, D. Harris, J. Hartnell, T., Hasegawa, R. Hatcher, A. Hatzikoutelis, S. Hays, E. Hazen, M. Headley, A., Heavey, K. M. Heeger, J. Heise, K. Hennessy, S. Henry, J. Hernandez-Garcia, V, Hewes, A. Higuera, T. Hill, A. Himmel, A. Holin, E.W. Hoppe, S. Horikawa, G., Horton-Smith, M. Hostert, A. Hourlier, B. Howard, J. Howell, J. Hugon, P., Hurh, J. Huston, J. Hylen, J. Insler, G. Introzzi, A. Ioannisian, A., Izmaylov, D. E. Jaffe, C. James, E. James, C. H. Jang, F. Jediny, C. Jen, A., Jhingan, S. Jim\'enez, M. Johnson, R. Johnson, J. Johnstone, J. Joshi, H., Jostlein, C. K. Jung, T. Junk, A. Kaboth, I. Kadenko, Y. Kamyshkov, G., Karagiorgi, D. Karasavvas, Y. Karyotakis, P. Kaur, B. Kayser, N. Kazaryan, E., Kearns, P.T.Keener, E. Kemp, C. Kendziora, W. Ketchum, S. H. Kettell, M., Khabibullin, A. Khotjantsev, B. Kirby, M. Kirby, J. Klein, Y. J. Ko, T., Kobilarcik, B. Kocaman, L.W. Koerner, S. Kohn, G. Koizumi, A. Kopylov, M., Kordosky, L. Kormos, U. Kose, V. A. Kosteleck\'y, M. Kramer, I. Kreslo, K., Kriesel, W. Kropp, Y. Kudenko, V. A. Kudryavtsev, S. Kulagin, A. Kumar, J., Kumar, L. Kumar, V. Kus, T. Kutter, K. Lande, C. Lane, K. Lang, T. Langford,, F. Lanni, A. Laundrie, T. Le, J. Learned, P. Lebrun, D. Lee, W. M. Lee, M. A., Leigui de Oliveira, Q. Z. Li, S. Li, S. W. Li, X. Li, Y. Li, Z. Li, C. S., Lin, S. Lin, R. Linehan, J. Link, Z. Liptak, D. Lissauer, L. Littenberg, B., R. Littlejohn, J. Liu, Q. Liu, T. Liu, S. Lockwitz, N. Lockyer, T. Loew, M., Lokajicek, L. LoMonaco, K. Long, K. Loo, J. P. Lopez, D. Lorca, J. M., LoSecco, W. Louis, M. Luethi, K. B. Luk, T. Lundin, X. Luo, T. Lux, J., Lykken, J. Maalampi, A. A. Machado, C. T. Macias, J. R. Macier, R. MacLellan,, S. Magill, G. Mahler, K. Mahn, M. Malek, F. Mammoliti, S. K. Mandal, S., Mandodi, S. Manly, A. Mann, A. Marchionni, W. Marciano, D. Marfatia, C., Mariani, J. Maricic, A. D. Marino, M. Marshak, C. M. Marshall, J. Marshall,, J. Marteau, J. Martin-Albo, D. A. Martinez Caicedo, M. Masud, S. Matsuno, J., Matthews, C. Mauger, K. Mavrokoridis, R. Mazza, A. Mazzacane, E. Mazzucato,, N. McCauley, E. McCluskey, N. McConkey, K.T. McDonald, K. S. McFarland, C., McGivern, A. M. McGowan, C. McGrew, S. R. McGuinness, R. McKeown, D. McNulty,, R. McTaggart, A. Mefodiev, P. Mehta, D. Mei, O. Mena, S. Menary, D. P., Mendez, H. Mendez, A. Menegolli, G. Meng, M. Messier, W. Metcalf, M. Mewes,, H. Meyer, T. Miao, R. Milincic, W. Miller, G. Mills, O. Mineev, O. G., Miranda, C. S. Mishra, S. R. Mishra, B. Mitrica, D. Mladenov, I. Mocioiu, K., Moffat, R. Mohanta, N. Mokhov, L. Molina Bueno, C. Montanari, D. Montanari,, J. Moon, M. Mooney, C. D. Moore, B. Morgan, C. Morris, W. Morse, C. Mossey,, C. A. Moura, J. Mousseau, L. Mualem, M. Muether, S. Mufson, S. Murphy, J., Musser, Y. Nakajima, D. Naples, J. Navarro, D.Navas-Nicol\'as, J. Nelson, M., Nessi, D. Newbold, M. Newcomer, K. T. T. Nguyen, R. Nichol, T. C. Nicholls,, E. Niner, A. Norman, B. Norris, P. Novakova, P. Novella, E. Nowak, J. Nowak,, M. S. Nunes, H. O'Keeffe, A. Olivares Del Campo, R. Oliveira, A. Olivier, Y., Onishchuk, T. Ovsjannikova, S. Pakvasa, O. Palamara, J. Paley, C. Palomares,, E. Pantic, V. Paolone, V. Papadimitriou, S. Paramesvaran, J. Park, S. Parke,, Z. Parsa, S. Pascoli, J. Pasternak, J. Pater, R. B. Patterson, S. J. Patton,, T. Patzak, B. Paulos, L. Paulucci, Z. Pavlovic, G. Pawloski, D. Payne, S. J., M. Peeters, E. Pennacchio, G. N. Perdue, O. L. G. Peres, L. Periale, J. D., Perkin, K. Petridis, R. Petti, A. Petukhov, P. Picchi, F. Pietropaolo, P., Plonski, R. Plunkett, R. Poling, M. Popovic, R. Pordes, S. Pordes, M., Potekhin, R. Potenza, B. Potukuchi, S. Poudel, J. Pozimski, O. Prokofiev, N., Pruthi, P. Przewlocki, N. Pumulo, D. Pushka, X. Qian, J. L. Raaf, R., Raboanary, V. Radeka, J. Rademacker, B. Radics, A. Radovic, I. Rakhno, H. T., Rakotondramanana, L. Rakotondravohitra, Y. A. Ramachers, R. Rameika, J., Ramsey, A. Rappoldi, G. Raselli, P. Ratoff, B. Rebel, C. Regenfus, J., Reichenbacher, S. D. Reitzner, A. Remoto, A. Renshaw, S. Rescia, L. Rice, K., Rielage, K. Riesselmann, D. Rivera, M. Robinson, L. Rochester, O. B., Rodrigues, P. Rodrigues, B. Roe, R. M. Roser, M. Ross-Lonergan, M. Rossella,, J. Rout, S. Roy, A. Rubbia, C. Rubbia, R. Rucinski, C. Rudolph von Rohr, B., Russell, D. Ruterbories, R. Saakyan, K. Sachdev, N. Sahu, P. Sala, N. Samios,, F. Sanchez, M.C. Sanchez, W.R. Sands, S. Santana, R. Santorelli, L. M., Santos, G. Santucci, N. Saoulidou, G. Savage, A. Scaramelli, A. Scarpelli, T., Schaffer, H. Schellman, P. Schlabach, D. Schmitz, J. Schneps, K. Scholberg,, A. Schukraft, E. Segreto, S. Sehrawat, J. A. Sepulveda-Quiroz, F., Sergiampietri, K. Sexton, L. Sexton-Kennedy, M. H. Shaevitz, J. Shahi, S., Shahsavarani, P. Shanahan, R. Sharma, R. K. Sharma, T. Shaw, D. Shooltz, R., Shrock, N. Simos, J. Sinclair, G. Sinev, I. Singh, J. Singh, J. Singh, V., Singh, F. W. Sippach, K. Siyeon, A. Smith, P. Smith, J. Smolik, M. Smy, E., Snider, P. Snopok, J. Sobczyk, H. Sobel, M. Soderberg, N. Solomey, W., Sondheim, M. Sorel, A. Sousa, K. Soustruznik, M. Spanu, J. Spitz, N. J. C., Spooner, M. Stancari, D. Stefan, A. Stefanik, H. M. Steiner, J. Stewart, J., Stock, S. Stoica, J. Stone, J. Strait, M. Strait, T. Strauss, S. Striganov,, R. Sulej, G. Sullivan, Y. Sun, L. Suter, C. M. Sutera, R. Svoboda, B., Szczerbinska, A. M. Szelc, S. S\"oldner-Rembold, R. Talaga, S. Tariq, E., Tatar, R. Tayloe, K. Terao, M. Thiesse, L. F. Thompson, M. Thomson, C. Thorn,, M. Thorpe, X. Tian, D. Tiedt, S. C. Timm, J. Todd, A. Tonazzo, T. Tope, F. R., Torres, M. Torti, M. Tortola, F. Tortorici, M. Toups, C. Touramanis, J., Trevor, M. Tripathi, I. Tropin, W. H. Trzaska, Y. Tsai, K. V. Tsang, A., Tsaris, R. Tsenov, S. Tufanli, C. Tull, J. Turner, M. Tzanov, E. Tziaferi, Y., Uchida, S. Uma Sankar, J. Urheim, T. Usher, M. R. Vagins, P. Vahle, G. A., Valdiviesso, L. Valerio, Z. Vallari, J. Valle, R. Van Berg, R. Van de Water,, F. Varanini, G. Varner, G. Vasseur, K. Vaziri, G. Velev, S. Ventura, A., Verdugo, M. A. Vermeulen, E. Vernon, T. Viant, T. V. Vieira, C. Vignoli, S., Vihonen, C. Vilela, B. Viren, P. Vokac, T. Vrba, T. Wachala, D. Wahl, M., Wallbank, B. Wang, H. Wang, T. Wang, T.K. Warburton, D. Warner, M. Wascko, D., Waters, A. Weber, M. Weber, W. Wei, A. Weinstein, D. Wenman, M. Wetstein, A., White, L. H. Whitehead, D. Whittington, M. J. Wilking, J. Willhite, P., Wilson, R. J. Wilson, P. Wittich, J. Wolcott, H. H. Wong, T. Wongjirad, K., Wood, L.S. Wood, E. Worcester, M. Worcester, S. Wu, W. Xu, C. Yanagisawa, S., Yang, T. Yang, J. Ye, M. Yeh, N. Yershov, K. Yonehara, B. Yu, J. Yu, J., Zalesak, L. Zambelli, B. Zamorano, L. Zang, A. Zani, K. Zaremba, G.P. Zeller,, C. Zhang, C. Zhang, Y. Zhou, E. D. Zimmerman, M. Zito, J. Zuklin, V. Zutshi,, R. Zwaska arXiv: 1706.07081 ยท 2023-02-17 ## TL;DR ProtoDUNE-SP is a large-scale liquid argon time projection chamber prototype at CERN, crucial for developing the DUNE detector technology and demonstrating the feasibility of a 0.77 kt monolithic single-phase LArTPC. ## Contribution This report provides the detailed technical design of the ProtoDUNE-SP detector, the largest single-phase LArTPC prototype to date, advancing neutrino detection technology. ## Key findings - Largest monolithic single-phase LArTPC built to date - Demonstrates feasibility of large-scale liquid argon detectors - Supports development of DUNE's 10-kt far detector ## Abstract ProtoDUNE-SP is the single-phase DUNE Far Detector prototype that is under construction and will be operated at the CERN Neutrino Platform (NP) starting in 2018. ProtoDUNE-SP, a crucial part of the DUNE effort towards the construction of the first DUNE 10-kt fiducial mass far detector module (17 kt total LAr mass), is a significant experiment in its own right. With a total liquid argon (LAr) mass of 0.77 kt, it represents the largest monolithic single-phase LArTPC detector to be built to date. It's technical design is given in this report. --- Source: https://tomesphere.com/paper/1706.07081