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 Directa
Regresando 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 tiene
Información temporal
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Nuevo prototipo
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Y esta es la propuesta de
100 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 conocimiento
De contaminación radioactiva
De 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 más
recursos para
eliminar el bkg
de 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
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Otra propuesta…
COUPP, el “Chicagoland Observatory
for Underground Particle Physics”
Mismo principio pero ahora
basado en la detección de
burbujas inducidas por nuclearrecoils de alta dE/dx en cámaras
de burbujas de líquidos pesados.
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¿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.
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Muy buen “Bkg Rejection”
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)
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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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Otra vez Gran Sasso y el Experimento WARP