Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura
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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


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Dos propuestas de Detección Directa de Materia Oscura

Ricardo López Fernández

Departamento de Física, CINVESTAV

Instituto Avanzado de Cosmología


La primera pregunta

La primera pregunta

¿ De qué está hecho el Universo ?

Instituto Avanzado de Cosmología


Aproximaci n ingenua de un f sico de part culas

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


El candidato preferido

El candidato preferido

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Instituto Avanzado de Cosmología


Detecci n directa

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


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Instituto Avanzado de Cosmología


Obviamente la elecci n no es f cil

Obviamente la elección no es fácil

Instituto Avanzado de Cosmología


Y tambi n

Y también

Instituto Avanzado de Cosmología


Los neutrinos lo permiten

Los neutrinos lo permiten ?

Instituto Avanzado de Cosmología


2 ventaja de los l quidos nobles

2ª Ventaja de los Líquidos Nobles

De la experiencia en ICARUS (Xe)

Instituto Avanzado de Cosmología


2 ventaja cont

2ª Ventaja… cont.

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

La idea: Un detector de 2 fases

Con campos independientes

Primer prototipo de 2.3 lt

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Instituto Avanzado de Cosmología


Los campos

Los campos

Instituto Avanzado de Cosmología


No afectan la separaci n

No afectan la separación

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Además se tiene

Información temporal

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Nuevo prototipo

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Y esta es la propuesta de

100 lt

Instituto Avanzado de Cosmología


El detector interno

El detector interno

Instituto Avanzado de Cosmología


Y el externo

¿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


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Grado de conocimiento

De contaminación radioactiva

De materiales componentes:

ppm

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

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


Aunque muy sencillo

Aunque muy sencillo

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Hay aun más

recursos para

eliminar el bkg

de neutrones

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Y además

necesita un

baño criogénico

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Que también contamina

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Otro esquemático

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Esta es la estructura

Instituto Avanzado de Cosmología


Este es el masivo de gran sasso visto desde la oficina

Este es el masivo de Gran Sasso visto desde la oficina

Instituto Avanzado de Cosmología


La entrada al laboratorio

La entrada al laboratorio

Instituto Avanzado de Cosmología


El prototipo funcionando

El prototipo funcionando

Instituto Avanzado de Cosmología


Cambiando el lar

Cambiando el LAr

Instituto Avanzado de Cosmología


Otra propuesta

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


Y c mo se ver a la se al

¿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


Muy buen bkg rejection

Muy buen “Bkg Rejection”

Factor de 1E10 de rechazo para MIPS.

Se pueden encontrar núcleos para tu señal.

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

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


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Aún mejor, es relativamente fácil cambiar el líquido activo para determinar el tipo de WIMP…

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

Instituto Avanzado de Cosmología


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

El sitio asegura un blindaje al nivel de CDMS (0.03 c/kg día)

Instituto Avanzado de Cosmología


Espectativas

Espectativas

Instituto Avanzado de Cosmología


Conclusiones

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


Dos propuestas de detecci n directa de materia oscura

¿Sera?

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