Busca da matéria escura por meio de detecção direta: reconstrução e estudo de eventos gerados por múons no experimento COSINE-100

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Manzato, Bruno Basso
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-20102021-163743/
Resumo: A natureza da matéria escura é um dos principais assuntos de estudo da atualidade. Apesar de podermos inferir sua presença no universo, por exemplo, através da observação de seus efeitos gravitacionais, sua composição ainda é alvo de debate. Para resolver essa questão, muitos experimentos foram e estão sendo realizados. Até o presente momento, nenhum deles mostrou evidências suficientes para uma conclusão definitiva. Contudo, um deles, o experimento DAMA/LIBRA, clama ter alcançado resultados conclusivos sobre a natureza da matéria escura ao observar uma modulação anual nos eventos obtidos em seus cintiladores de cristal de NaI(Tl), apesar de tais resultados não serem confirmados pelos demais experimentos. A fim de obter um veredito sobre o resultado do experimento DAMA/LIBRA, foi idealizado o experimento COSINE-100, que utiliza os mesmos tipos de detectores para confirmar ou refutar as observações do DAMA/LIBRA. O experimento COSINE-100 está em operação desde 2016 no laboratório de Yangyang (Y2L), Coreia do Sul. Para garantir uma boa análise de dados, há um grande esforço no estudo de radiações de fundo presentes no experimento, além de sua prevenção com várias camadas de blindagem ativa e passiva. A radiação de múons é uma candidata à explicação dos resultados do experimento DAMA/LIBRA por também apresentar uma modulação anual e poder causar eventos com energia semelhante ao esperado para matéria escura nos detectores de cristal. A fim de aprofundar o estudo desse tipo de radiação e melhorar a seleção de eventos do experimento, neste trabalho, são estudados métodos de reconstrução de trajetória de múons, assim como a direção do seu fluxo através do arranjo experimental.
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spelling Busca da matéria escura por meio de detecção direta: reconstrução e estudo de eventos gerados por múons no experimento COSINE-100Dark matter search through direct detection: reconstruction and study of events generated by muons in the COSINE-100 experimentCOSINE-100COSINE-100Dark matterMatéria escuramuonsmúonsreconstrução de trajetóriatrajectory reconstructionA natureza da matéria escura é um dos principais assuntos de estudo da atualidade. Apesar de podermos inferir sua presença no universo, por exemplo, através da observação de seus efeitos gravitacionais, sua composição ainda é alvo de debate. Para resolver essa questão, muitos experimentos foram e estão sendo realizados. Até o presente momento, nenhum deles mostrou evidências suficientes para uma conclusão definitiva. Contudo, um deles, o experimento DAMA/LIBRA, clama ter alcançado resultados conclusivos sobre a natureza da matéria escura ao observar uma modulação anual nos eventos obtidos em seus cintiladores de cristal de NaI(Tl), apesar de tais resultados não serem confirmados pelos demais experimentos. A fim de obter um veredito sobre o resultado do experimento DAMA/LIBRA, foi idealizado o experimento COSINE-100, que utiliza os mesmos tipos de detectores para confirmar ou refutar as observações do DAMA/LIBRA. O experimento COSINE-100 está em operação desde 2016 no laboratório de Yangyang (Y2L), Coreia do Sul. Para garantir uma boa análise de dados, há um grande esforço no estudo de radiações de fundo presentes no experimento, além de sua prevenção com várias camadas de blindagem ativa e passiva. A radiação de múons é uma candidata à explicação dos resultados do experimento DAMA/LIBRA por também apresentar uma modulação anual e poder causar eventos com energia semelhante ao esperado para matéria escura nos detectores de cristal. A fim de aprofundar o estudo desse tipo de radiação e melhorar a seleção de eventos do experimento, neste trabalho, são estudados métodos de reconstrução de trajetória de múons, assim como a direção do seu fluxo através do arranjo experimental.The nature of dark matter is one of the main subjects of study today. Although we can infer its presence in the universe, for example, through observation of its gravitational effects, its composition is still in debate. To resolve this issue, many experiments have been and are being carried out. To date, none of them has shown sufficient evidence for a definitive conclusion. However, one of them, the DAMA/LIBRA experiment, claims to have achieved conclusive results on the nature of dark matter by observing an annual modulation in the events obtained in its NaI(Tl) crystal scintillators, although such results are not confirmed by other experiments. To obtain a verdict on the result of the DAMA/LIBRA experiment, the COSINE-100 experiment was idealized, which uses the same type of detectors to confirm or refute the observations of the DAMA/ LIBRA. The COSINE-100 experiment has been in operation since 2016 at the Yangyang laboratory (Y2L), South Korea. To ensure good data analysis, there is a great deal of effort in the study of background radiation present in the experiment, in addition to its prevention with various active and passive shielding layers. One of the most important radiations studied are muons, which can be candidates for explaining the results of the DAMA/LIBRA experiment, as they also present an annual modulation and can cause events with energy similar to that expected for dark matter in crystal detectors. In order to deepen the study of this type of radiation and improve the selection of events in the experiment, in this work methods for reconstructing the trajectory of muons, as well as the direction of their flow through the experimental setup are studied.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPCarlin Filho, NelsonManzato, Bruno Basso2021-09-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-20102021-163743/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2021-10-21T19:53:02Zoai:teses.usp.br:tde-20102021-163743Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212021-10-21T19:53:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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