Desenvolvimento de análise de dados e técnicas experimentais no experimento COSINE-100U

• Processo: 25/01639-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 31 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 27 de fevereiro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física das Partículas Elementares e Campos
• Pesquisador responsável: Nelson Carlin Filho
• Beneficiário: Luis Eduardo Funo de Moura França
• Supervisor: Hyun Su Lee
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Institute For Basic Science, Coréia do Sul
• Vinculado à bolsa: 22/13293-5 - Fótons Escuros, Áxions e Interação de WIMPs com Elétrons nos Experimentos COSINE-100 e COSINE-200, BP.DR
• Assunto(s): Matéria escura
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cosine-100 | matéria escura | NaI(Tl) | Wimp | Matéria Escura

Resumo

A colaboração COSINE é formada por pesquisadores de 5 países, incluindo nosso grupo de pesquisa na Universidade de São Paulo. O Institute for Basic Science é um instituto de pesquisa em ciência de base de excelência na Coreia do Sul, e é sede do experimento COSINE-100, cujo principal objetivo é detectar a matéria escura. O experimento estava localizado no laboratório subterrâneo YangYang na Coreia do Sul, e funcionou por mais de 6 anos. Seus principais detectores são 106 kg de cristais de NaI(Tl). Muitos artigos relevantes foram publicados pela colaboração, com ênfase nos relacionados a procura por Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs). O experimento COSINE-100U, uma atualização do COSINE-100, está atualmente em processo de instalação no laboratório subterrâneo Yemilab, também na Coreia do Sul, e irá aprimorar a sensibilidade para vários modelos de matéria escura, especialmente para WIMPs com massa abaixo de 1 GeV. A análise iniciada pelo estudante, e principal tema do projeto de doutorado, foca no estudo da interação WIMP-elétron no COSINE-100 e COSINE-100U. Um avanço relevante já foi atingido, porém uma análise mais sensível em ambos experimentos é proposta, com uma potencial competitividade com outros experimentos de ponta. O monitoramento do detector e análise de dados de múons nos experimentos também foi iniciada pelo estudante, e o estágio em pesquisa no exterior pode contribuir bastante para garantir a excelência dessas análises no COSINE-100 e para estudos futuros no COSINE-100U. Testes e análise dos dados de um detector de múons construído na Universidade de São Paulo também poderão ser aprimoradas pela experiência adquirida no estágio no exterior.