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Búsqueda de materia oscura mediante la medición de producción de ionización por retrocesos nucleares con el detector DAMIC
Federico H. Izraelevitch Juan Cruz Estrada Vigil
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Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital
Desde su planteo inicial, alrededor del año 1930, el problema de la materia oscura permanece como uno de los mayores problemas abiertos en Física. Actualmente, existe un gran número de evidencias observacionales, astrofísicas y cosmológicas, que motivan la hipótesis de la existencia de una forma de materia distinta a la materia ordinaria, llamada materia oscura. A pesar del esfuerzo realizado para detectarla, su naturaleza permanece ignota. Las búsquedas por detección directa comenzaron enfocadas en extensiones supersimétricas mínimas del modelo estándar, que predicen partículas con masas de ~ 100 GeV/c². Los límites de exclusión impuestos por los experimentos de búsqueda, los nulos resultados de las búsquedas de supersimetría en el Large Hadron Collider, las afirmaciones de detección de algunas colaboraciones como DAMA, y el desarrollo de nuevos modelos de partículas de materia oscura liviana, motivó a la comunidad a buscar partículas de materia oscura con masas por debajo de los ~ 10 GeV/c². Se piensa que las partículas de materia oscura interactúan coherentemente (en forma elástica) con los núcleos produciendo retrocesos nucleares. Por consideraciones cinemáticas, cuanto menor sea la masa de la partícula de materia oscura, menor será la energía del retroceso nuclear a detectar. El experimento DAMIC, que enmarca este trabajo de tesis, utiliza sensores CCDs (Charge-Coupled Devices) de grado científico como detectores para la búsqueda de materia oscura. En su programa de R&D, entre 2011 y 2015, ha demostrado la operación de los CCDs con el umbral más bajo alcanzado por la comunidad de detección directa. Esto ha motivado el desarrollo de un detector masivo, llamado DAMIC100, que buscará materia oscura de baja masa en una zona del espacio de fases no explorada aún. En los detectores semiconductores, un retroceso nuclear deposita su energía produciendo ionización y fonones. Dado que el detector DAMIC solo es capaz de medir la señal de ionización, resulta fundamental determinar la ionización producida por los retrocesos nucleares para la interpretación de los datos adquiridos en los experimentos de búsqueda de partículas de materia oscura. En este trabajo describimos el problema de la materia oscura, detallando la evidencia experimental que motiva su hipótesis. Explicamos los métodos utilizados para su búsqueda y discutimos el estado actual de estos efuerzos. Describimos el experimento DAMIC, su principio de funcionamiento, características y el arreglo experimental utilizado en el laboratorio subterráneo SNOLAB. Discutimos la importancia de la calibración del detector mediante la medición de la ionización producida por retrocesos nucleares y revisamos los antecedentes en la literatura. Finalmente, describimos un experimento de dispersión elástica de neutrones realizado para medir la eficiencia de ionización a bajas energías, y discutimos los resultados obtenidos.Palabras clave – provistas por el repositorio digital
MATERIA OSCURA; DAMIC; RETROCESO NUCLEAR; EFICIENCIA DE IONIZACION; DARK MATTER; NUCLEAR RECOIL; IONIZATION EFFICIENCY
Disponibilidad
| Institución detectada | Año de publicación | Navegá | Descargá | Solicitá |
|---|---|---|---|---|
| No requiere | 2017 | Biblioteca Digital (FCEN-UBA) (SNRD) |
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Información
Tipo de recurso:
tesis
Idiomas de la publicación
- español castellano
País de edición
Argentina
Fecha de publicación
2017-03-31
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