Luana Aline Cantarim
Universidade de São Paulo
Luis Eduardo Funo de Moura França
Universidade de São Paulo
Resumo simples publicado nos anais do I Congresso Brasileiro de Física: A detecção da partícula de matéria escura ainda é uma lacuna a ser preenchida na Física, por isso há vários experimentos ao redor do mundo cada vez mais empenhados nessa descoberta. Um deles, e um dos mais antigos, é o experimento italiano DAMA/LIBRA, que afirma ter observado a modulação anual na taxa de eventos, através de detectores de cristais de NaI(Tl), concernente ao movimento do sistema solar em relação ao halo galáctico, que acredita-se ter matéria escura. Desde então, alguns experimentos têm tentado reproduzir os mesmos resultados a fim de afirmar, ou refutar, que, de fato, os WIMPs (Weakly Interacting Massive Particle) foram detectados. Um destes experimentos é o sul coreano COSINE 100, que atualmente estuda fótons escuros, além dos WIMPs, como sendo a partícula a ser detectada, extrapolando o Modelo Padrão de Partículas para o que é chamado de Setor Escuro, já que as análises publicadas pelo COSINE 100 não indicam a observação de excesso de eventos gerados por WIMPs, e os limites superiores estabelecidos excluem a região de seção de choque referentes aos sinais observados pelo DAMA/LIBRA. Além do experimento sul coreano, o experimento ANAIS-112, o qual também utiliza cristais de NaI(Tl), do mesmo modo, não observou uma modulação anual em seus dados. Sendo assim, tendo em vista o incentivo à procura de outros tipos de matéria escura nos experimentos já existentes, deu-se início ao estudo de Fótons Escuros, projeto e início da construção de um detector gasoso no laboratório HEPIC (High Energy Physics and Instrumentation Center) no Instituto de Física da Universidade de São Paulo. O detector à gás que está sendo simulado no Software Geant4, e que futuramente será construído, apresenta simetria cilíndrica, em que será estudada o efeito axio-elétrico em metais através da contagem de single electrons gerados por esse efeito na incidência do Fóton Escuro no detector. O detector será composto por 3 cátodos e 1 anodo, sendo preenchido por 90% de Argônio e 10% de Metano, sendo este gás ionizado pela incidência do Fóton Escuro e o elétron liberado é levado por um intenso campo elétrico até o cátodo central, sendo multiplicado próximo a ele, e assim detectado. Além disso, a calibração do detector será feita com a incidência de raios Ultravioleta no cátodo externo, composto de Alumínio, através de uma janela de borossilicato. Espera-se que o espectro de calibração dos eventos de single electrons siga uma distribuição de Polya. Sabendo-se da sutileza necessária para a detecção de Fótons Escuros, também é levado em conta a blindagem por blocos de chumbo de 2 centímetros ao redor do detector. Sendo assim, novas possibilidades começam a se desenhar para a procura da matéria escura, tentando enxergar agora além do Modelo Padrão de Partículas. Embora a teoria de Setores Escuros ainda não esteja avançando, com o detector à gás espera-se investigar melhor os Fótons Escuros em conformidade com o experimento COSINE 100.
Palavras-chave: Matéria Escura, Fótons Escuros, COSINE 100
