Busca por sinais de matéria escura no fluxo de raios gama produzido no Sol

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Fagiani, Juan Vítor
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Dark matter; Detecção indireta; Gamma rays; Indirect detection; Long-lived mediator; Matéria escura; Mediador de vida longa; Raios gama; Sol; Sun
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-30032023-145002/

Atualmente, é amplamente aceito que a densidade de matéria do Universo consiste principalmente de uma componente desconhecida, denominada matéria escura (ME). A qual teve sua existência estabelecida por diversas evidências, acumuladas em pouco mais de um século. No modelo padrão da física de partículas (MP), não há candidato capaz de explicar consistentemente cada uma dessas evidências e prover suas principais características. Exigindo, assim, um novo tipo de partícula. Dentre os diversos candidatos, um dos mais bem fundamentados e populares são as WIMPs. Estas partículas podem ser buscadas em experimentos de detecção direta, indireta e em colisores. Apesar da popularidade desse candidato e de intensas buscas por estes nas últimas quatro décadas, não houve uma detecção confirmada. Impondo vínculos altamente restritivos às WIMPs, estimulando a procura por modelos alternativos. Nosso estudo, aborda a busca por ME através do Sol, onde utilizamos, um setor escuro mínimo, no qual, a ME se aniquila em um mediador desse setor, que posteriormente decai em partículas do MP. Definimos este mediador com uma vida longa o suficiente para decair fora do Sol, possibilitando a detecção de partículas do MP além dos neutrinos, como os raios-γ , os quais teriam seu fluxo extinto em um cenário padrão de aniquilação direta de ME. Por fim, obtivemos o fluxo de raios-γ esperado na Terra, necessário para estimar a sensibilidade ótima de observatórios a este cenário, e indicarmos o potencial destes imporem limites superiores à seção de choque de espalhamento WIMP-próton spin-dependente (σSD xp ), de forma complementar e independente aos experimentos de detecção direta. Nesse sentido, discutimos o potencial do SWGO de vincular esse cenário, esperado superar em pelo menos uma ordem de grandeza o observatório HAWC. Portanto, o SWGO proveria uma forma totalmente complementar, para massas altas de ME ( ~ 1TeV-100TeV), ao observatório Fermi-LAT, na busca por ME no Sol.