Detecção de fótons escuros gerados por Bremsstrahlung de múons no experimento COSINE-100

Resumo

O propósito deste projeto é realizar a detecção (direta e indireta) de fótons escuros ou Dark Photons-DP (como bósons vetoriais) gerados por Bremsstrahlung de partículas com carga elétrica negativa em um processo de 2 para 3 partículas -esta partícula incide com certo momento linear no alvo, sofre Bremsstrahlung e dá origem a um terceiro componente na interação: o DP- realizando diferentes experimentos e estudando distintos métodos de detecção. Este estudo será então dividido em duas partes: detecção direta de Dark Photons, principalmente por espalhamento Compton (para energias de DP acima de 100 keV) e absorção do DP (semelhante ao efeito fotoelétrico), e detecção indireta por decaimento em partículas do Modelo Padrão (como pares elétron-pósitron) e oscilação fóton-Dark Photon. Estes DPs seriam gerados a partir do Bremsstrahlung de múons em rochas da superfície terrestre, e as taxas de eventos por dia por intervalo de energia seriam obtidas nos detectores do experimento COSINE-100.As estimativas feitas para uma taxa de eventos estes que são geradas anualmente através de detecção direta (especialmente por causa da detecção direta Compton), com parâmetros de propagação com limite de massas10^(-2) e do DP da ordem de 10^(-2) MeV e 10^(2) MeV, indicam grande número de eventos, para múons com energia da ordem de alguns MeVs um atraso de TeV. Além disso, uma oscilação de grande número de modelos de previsão também pode oscilar dentro do COSINE-100, a realização de uma comparação de modelos pode mostrar. Quanto às outras formas de detecção indireta, estudos mais aprofundados serão feitos.