Cómo buscar materia oscura con detectores Skipper CCD

Abstract

Si la materia oscura, uno de los mayores enigmas de la física, estuviera formada por partículas de masas cercanas al MeV que interactuaran con los electrones a través de un fotón oscuro, podría ser detectada con Skipper CCDs. Para poner a prueba esta hipótesis, se utilizan como punto de partida tres experimentos: DMSQUARE, DAMIC-M y CONNIE, instalados en Bariloche, Francia y Brasil respectivamente. En esta tesis se detalla la puesta a punto de los sensores y los pasos a seguir para procesar sus datos, maximizando la exposición y reduciendo las cuentas oscuras. Se describe también el desarrollo de un software de adquisición de datos que se utilizó en DMSQUARE, en el prototipo de DAMIC-M y se seguirá usando en la versión completa del mismo. Se calcula cómo la partícula hipotética interactuaría con los componentes de la Tierra y produciría una modulación diurna en su distribución de velocidades a través de una simulación tipo Monte Carlo que se ejecuta en unidades de procesamiento gráfico (GPUs). Finalmente, se demuestra la factibilidad de efectuar la búsqueda por modulación diurna de eventos en DMSQUARE y CONNIE, y se calcula la sensibilidad esperada en DAMIC-M.