Tese

Busca pela matéria escura: fótons escuros e áxions solares no experimento COSINE-100 (2022)

• Authors:
  • França, Luis Eduardo Funo de Moura
  • Carlin Filho, Nelson
• Autor USP: FRANÇA, LUIS EDUARDO FUNO DE MOURA - IF
• Unidade: IF
• Sigla do Departamento: FNC
• DOI: 10.11606/D.43.2022.tde-02092022-112152
• Assunto: MATÉRIA ESCURA
• Keywords: ÁXION; COSINE-100; FÓTON ESCURO; DARK MATTER; DARK PHOTON; AXION
• Agências de fomento:
  • Financiamento CNPq
• Language: Português
• Abstract: Diversas observações astrofísicas evidenciam a existência da matéria escura no universo. Entretanto, apenas sua interação gravitacional com a matéria bariônica é conhecida, sendo necessário o entendimento de outras interações a fim de compreender sua natureza. Inúmeras teorias foram desenvolvidas com o intuito de explicar as propriedades das partículas de matéria escura, sendo o principal candidato já há alguns anos os WIMPs. Apesar de diversos experimentos ao redor do mundo procurarem pelos WIMPs, nenhum obteve resultados positivos contundentes até o momento, incentivando a busca por outros candidatos à matéria escura. Em especial, candidatos à matéria escura bosônica, cujos principais exemplos são os fótons escuros e áxions, vêm atraindo atenção em estudos recentes, principalmente pelo fato de detectores modernos começarem a ter sensibilidade suficiente para serem competitivos com limites superiores estabelecidos por observações astrofísicas. Um destes experimentos é o COSINE-100, localizado no laboratório subterrâneo de YangYang na Coreia do Sul, cujos principais detectores são 106 kg de cristais de NaI(Tl), e está em operação desde 2016. A principal fonte de matéria escura bosônica na Terra seria o Sol, sendo responsável pelos principais limites superiores determinados por observações astrofísicas nos modelos dos fótons escuros e áxions com massa abaixo de 1 keV.Até o momento, experimentos vêm pesquisando a matéria escura solar procurando por um excesso de eventos em seus detectores. No entanto, em experimentos com alguns anos de dados, também é possível buscar por uma modulação anual na taxa de eventos medida, decorrente do movimento de translação terrestre. O foco deste trabalho é o estudo dos dados de cerca de 3 anos do COSINE-100, nos quais foram procurados eventos decorrentes de fótons escuros e áxions nos cristais de NaI(Tl). Foram estudados três modelos para a matéria escura solar através da procura pela modulação anual: fótons escuros, áxions DFSZ e KSVZ, e áxions de Kaluza-Klein. Como as modulações esperadas para cada modelo não foram encontradas nos dados, limites superiores para a massa das partículas de cada modelo, e para a constante de acoplamento cinético, no caso dos fótons escuros, para a constante de acoplamento entre áxions e elétrons, no caso dos áxions DFSZ e KSVZ, e para a constante entre áxions e fótons, no caso dos áxions de Kaluza-Klein, foram determinados. Além disso, foi procurado um excesso de eventos gerados pelo decaimento de fótons escuros provenientes da interação inelástica da Boosted Dark Matter com o cintilador líquido do COSINE-100. Neste caso, também não foram encontrados eventos além dos esperados para o fundo
• Imprenta:
  • Publisher place: São Paulo
  • Date published: 2022
• Data da defesa: 19.08.2022

Informações sobre o DOI: 10.11606/D.43.2022.tde-02092022-112152 (Fonte: oaDOI API)
• Este periódico é de acesso aberto
• Este artigo é de acesso aberto
• URL de acesso aberto
• Cor do Acesso Aberto: gold
• Licença: cc-by-nc-sa

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How to cite

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• ABNT

  FRANÇA, Luis Eduardo Funo de Moura e CARLIN FILHO, Nelson. Busca pela matéria escura: fótons escuros e áxions solares no experimento COSINE-100. 2022. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2022. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-02092022-112152/. Acesso em: 01 jun. 2024.

• APA

  França, L. E. F. de M., & Carlin Filho, N. (2022). Busca pela matéria escura: fótons escuros e áxions solares no experimento COSINE-100 (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-02092022-112152/

• NLM

  França LEF de M, Carlin Filho N. Busca pela matéria escura: fótons escuros e áxions solares no experimento COSINE-100 [Internet]. 2022 ;[citado 2024 jun. 01 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-02092022-112152/

• Vancouver

  França LEF de M, Carlin Filho N. Busca pela matéria escura: fótons escuros e áxions solares no experimento COSINE-100 [Internet]. 2022 ;[citado 2024 jun. 01 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-02092022-112152/

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