Busca da matéria escura por meio de detecção direta: infraestrutura para desenvolvimento e testes

• Processo: 18/05362-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2018
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2019
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Nuclear
• Pesquisador responsável: Nelson Carlin Filho
• Beneficiário: Fernando de Almeida Passos
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Instrumentação (física) Matéria escura Detecção de matéria escura Ondas gravitacionais Modulação digital Infraestrutura
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: matéria escura | Método Direto | Matéria Escura

Resumo

As observações que estabeleceram a existência da matéria escura basearam-se em interações gravitacionais. Este aspecto não é suficiente para que se determine sua natureza, sendo, portanto, importante considerar a possibilidade de outros tipos de interação além da gravitacional. Nesse contexto, as interações fracas são em geral as mais consideradas. As atividades experimentais de busca pela matéria escura estão divididas em três frentes que constituem metodologias de investigação complementares: métodos de detecção direta e indireta e produção em colliders, como o LHC. Sendo assim, neste projeto pretende-se realizar pesquisa experimental relacionada à detecção direta da matéria escura, em particular WIMPs, por meio do experimento COSINE-100 (106 kg de cristais de NaI (Tl)) instalado em laboratório subterrâneo na Coréia do Sul. A ênfase inicial reside na observação da modulação anual na taxa de eventos relacionada ao movimento do sistema solar com respeito ao halo da galáxia, que conteria a matéria escura. Adicionalmente, pretende-se também em médio prazo investigar aspectos relacionados à física além do modelo padrão, em particular a existência de fótons escuros que atuariam como mediadores das interações com o modelo padrão. Paralelamente, já foram iniciadas discussões a respeito de futura atualização do experimento para a versão COSINE-200 (200 kg de cristais de NaI (Tl). Nesse contexto, pretendemos investir na infraestrutura de testes e desenvolvimento para a separação dos componentes de recuo nuclear e eletrônico, importantes para a identificação do sinal que seria proveniente da matéria escura.