Análisis de una señal de WIMPs de baja masa en el experimento TREX-DM

Díez Ibáñez, David
Dafni, Theopisti (dir.) ; García Irastorza, Igor (dir.)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2020
Departamento de Física Teórica, Área de Física Atómica, Molecular y Nuclear

Máster Universitario en Física y Tecnologías Físicas

Resumen: En los experimentos de detección directa de materia oscura se buscan sucesos muy infrecuentes sepultados por un número de eventos de fondo mucho más numeroso. Esto obliga a desarrollar técnicas estadísticas que permitan cuantificar la presencia de un exceso de eventos achacables a la señal o en su defecto, establecer límites superiores. Se presentan aquí los fundamentos del contraste de hipótesis y varios métodos empleados con frecuencia en experimentos de materia oscura para establecer estos límites superiores, como el método del intervalo óptimo y el de máxima verosimilitud.
Junto con este estudio de los fundamentos teóricos se realiza un recorrido por los principales experimentos de detección directa de materia oscura centrados en WIMPs de baja masa, con el objetivo de entender sus métodos de análisis y poder llevar a cabo un estudio similar con los primeros datos de TREX-DM, experimento instalado en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc.
Finalmente, se aplica un método de máxima verosimilitud para establecer límites superiores a una señal de WIMPs a partir de un espectro de fondo. De esta forma se elaboran dos curvas de sensibilidad para TREX-DM, con y sin umbral según el rango de energías seleccionado. Además, a partir de simulaciones de los fondos, se dan curvas de sensibilidad para los tres escenarios considerados en la propuesta original de TREX-DM, así como para el nivel de fondo más bajo alcanzado por un experimento de detección directa de materia oscura, Xenon1T, y su comparación con la curva proporcionada por el equipo de este experimento.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master