dos propuestas de detección directa de materia oscura
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6/5/2008 Instituto Avanzado de Cosmología
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Dos propuestas de Detección Directa de Materia Oscura
Ricardo López Fernández Departamento de Física, CINVESTAV
6/5/2008 Instituto Avanzado de Cosmología
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La primera pregunta
¿ De qué está hecho el Universo ?
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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)
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El candidato preferido
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Detección DirectaRegresando a la era de los neutrinos
La diferencia es que el flujo es menor 6 ordenes de magnitud
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Obviamente la elección no es fácil
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Y también
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Los neutrinos lo permiten ?
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2ª Ventaja de los Líquidos Nobles
De la experiencia en ICARUS (Xe)
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2ª Ventaja… cont.
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La idea: Un detector de 2 fases
Con campos independientes
Primer prototipo de 2.3 lt
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Los campos
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No afectan la separación
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Además se tieneInformación temporal
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Nuevo prototipo
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Y esta es la propuesta de100 lt
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El detector interno
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¿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.
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Grado de conocimientoDe contaminación radioactivaDe materiales componentes:ppm
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VETO
Que produce señales del orden de 20 kHz !!Se necesita un trigger !! (Para un exp. De .01 ev/kton/day)
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Aunque muy sencillo
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Hay aun másrecursos para eliminar el bkgde neutrones
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Y además necesita un baño criogénico
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Que también contamina
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Otro esquemático
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Esta es la estructura
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Este es el masivo de Gran Sasso visto desde la oficina
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La entrada al laboratorio
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El prototipo funcionando
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Cambiando el LAr
Otra propuesta…
COUPP, el “Chicagoland Observatory
for Underground Particle Physics”
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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.
¿Y cómo se vería la señal ?
• Tecnología bien conocida (aunque no a estos niveles).
• Fácilmente escalable.
• Relativamente barato.
• Gran sensibilidad (SD y SI).
• Se le pueden agregar técnicas de identificación.
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movie
¿Cuáles son las ventajas ?
Muy buen “Bkg Rejection”
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Factor de 1E10 de rechazo para MIPS.
Se pueden encontrar núcleos para tu señal.
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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.
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Aún mejor, es relativamente fácil cambiar el líquido activo para determinar el tipo de WIMP…
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El sitio asegura un blindaje al nivel de CDMS (0.03 c/kg día)
Espectativas
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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.
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¿Sera?
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