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Dos propuestas de Detección Directa de Materia Oscura

Dos propuestas de Detección Directa de Materia Oscura. Ricardo López Fernández Departamento de Física, CINVESTAV. La primera pregunta. ¿ De qué está hecho el Universo ?. Aproximación Ingenua de un Físico de Partículas :. Tiene que ser masiva (NBDM) Sólo interacciona débilmente

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Presentation Transcript

  1. Dos propuestas de Detección Directa de Materia Oscura Ricardo López Fernández Departamento de Física, CINVESTAV Instituto Avanzado de Cosmología

  2. La primera pregunta ¿ De qué está hecho el Universo ? Instituto Avanzado de Cosmología

  3. Aproximación Ingenua de un Físico de Partículas : • Tiene que ser masiva (NBDM) • Sólo interacciona débilmente • La estimación de la abundancia depende de su naturaleza (SM, BSM) WIMP’s (Weakly Interacting Massive Particles) Instituto Avanzado de Cosmología

  4. El candidato preferido Instituto Avanzado de Cosmología

  5. Instituto Avanzado de Cosmología

  6. Detección Directa Regresando a la era de los neutrinos La diferencia es que el flujo es menor 6 ordenes de magnitud Instituto Avanzado de Cosmología

  7. Instituto Avanzado de Cosmología

  8. Obviamente la elección no es fácil Instituto Avanzado de Cosmología

  9. Y también Instituto Avanzado de Cosmología

  10. Los neutrinos lo permiten ? Instituto Avanzado de Cosmología

  11. 2ª Ventaja de los Líquidos Nobles De la experiencia en ICARUS (Xe) Instituto Avanzado de Cosmología

  12. 2ª Ventaja… cont. Instituto Avanzado de Cosmología

  13. La idea: Un detector de 2 fases Con campos independientes Primer prototipo de 2.3 lt Instituto Avanzado de Cosmología

  14. Instituto Avanzado de Cosmología

  15. Los campos Instituto Avanzado de Cosmología

  16. No afectan la separación Instituto Avanzado de Cosmología

  17. Además se tiene Información temporal Instituto Avanzado de Cosmología

  18. Nuevo prototipo Instituto Avanzado de Cosmología

  19. Y esta es la propuesta de 100 lt Instituto Avanzado de Cosmología

  20. El detector interno Instituto Avanzado de Cosmología

  21. ¿Y el externo ? • Background neutrinos : razonable (irr.) • Background cosmico electromagnetico (controlable) • Background ambiente ? Es el mas difícil. Los neutrones en principio se comportan como WIMP´s sólo que interaccionan con interacción fuerte. Necesario un VETO. Instituto Avanzado de Cosmología

  22. Grado de conocimiento De contaminación radioactiva De materiales componentes: ppm Instituto Avanzado de Cosmología

  23. VETO Que produce señales del orden de 20 kHz !! Se necesita un trigger !! (Para un exp. De .01 ev/kton/day) Instituto Avanzado de Cosmología

  24. Aunque muy sencillo Instituto Avanzado de Cosmología

  25. Hay aun más recursos para eliminar el bkg de neutrones Instituto Avanzado de Cosmología

  26. Y además necesita un baño criogénico Instituto Avanzado de Cosmología

  27. Que también contamina Instituto Avanzado de Cosmología

  28. Otro esquemático Instituto Avanzado de Cosmología

  29. Esta es la estructura Instituto Avanzado de Cosmología

  30. Este es el masivo de Gran Sasso visto desde la oficina Instituto Avanzado de Cosmología

  31. La entrada al laboratorio Instituto Avanzado de Cosmología

  32. El prototipo funcionando Instituto Avanzado de Cosmología

  33. Cambiando el LAr Instituto Avanzado de Cosmología

  34. Otra propuesta… COUPP, el “Chicagoland Observatory for Underground Particle Physics” Mismo principio pero ahora basado en la detección de burbujas inducidas por nuclear-recoils de alta dE/dx en cámaras de burbujas de líquidos pesados. Instituto Avanzado de Cosmología

  35. ¿Y cómo se vería la señal ? movie ¿Cuáles son las ventajas ? • Tecnología bien conocida (aunque no a estos niveles). • Fácilmente escalable. • Relativamente barato. • Gran sensibilidad (SD y SI). • Se le pueden agregar técnicas de identificación. Instituto Avanzado de Cosmología

  36. Muy buen “Bkg Rejection” Factor de 1E10 de rechazo para MIPS. Se pueden encontrar núcleos para tu señal. Instituto Avanzado de Cosmología

  37. Una característica importante de este detector es que también los protones individuales son sensibles y por lo tanto se pueden probar acoplamientos dependientes de spin. Hasta ahora ningún otro detector lo hace. Instituto Avanzado de Cosmología

  38. Aún mejor, es relativamente fácil cambiar el líquido activo para determinar el tipo de WIMP… Instituto Avanzado de Cosmología

  39. Instituto Avanzado de Cosmología

  40. El sitio asegura un blindaje al nivel de CDMS (0.03 c/kg día) Instituto Avanzado de Cosmología

  41. Espectativas Instituto Avanzado de Cosmología

  42. Conclusiones • Diseñar y construir experimentos de tons, altamente eficientes y de “zero background” regresa la física experimental a la era artesanal y divertida. • La tecnología de gases-líquidos nobles parece ser la mas simple y accesible. La idea de las Cámaras de Burbujas también es muy atractiva y puede en algún momento ser más accesible. • La colaboración WARP me brindó acceso a todos sus Montecarlos. Es Geant 4, pero lo interesante es que tienen todos los datos de composición de la roca y mediciones de cósmicos en bines de ángulo. • Probablemente habrá una colaboración del IF-UASLP en COUPP. • Estamos intentando tener colaboración institucional en WARP. Instituto Avanzado de Cosmología

  43. ¿Sera? Instituto Avanzado de Cosmología

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