Busca da matéria escura por meio de detecção direta: reconstrução e estudo de eventos gerados por múons no experimento COSINE-100 - Manzato, Bruno Basso (2021)
A natureza da matéria escura é um dos principais assuntos de estudo da atualidade. Apesar de podermos inferir sua presença no universo, por exemplo, através da observação de seus efeitos gravitacionais, sua composição ainda é alvo de debate. Para resolver essa questão, muitos experimentos foram e estão sendo realizados. Até o presente momento, nenhum deles mostrou evidências suficientes para uma conclusão definitiva. Contudo, um deles, o experimento DAMA/LIBRA, clama ter alcançado resultados conclusivos sobre a natureza da matéria escura ao observar uma modulação anual nos eventos obtidos em seus cintiladores de cristal de NaI(Tl), apesar de tais resultados não serem confirmados pelos demais experimentos. A fim de obter um veredito sobre o resultado do experimento DAMA/LIBRA, foi idealizado o experimento COSINE-100, que utiliza os mesmos tipos de detectores para confirmar ou refutar as observações do DAMA/LIBRA. O experimento COSINE-100 está em operação desde 2016 no laboratório de Yangyang (Y2L), Coreia do Sul. Para garantir uma boa análise de dados, há um grande esforço no estudo de radiações de fundo presentes no experimento, além de sua prevenção com várias camadas de blindagem ativa e passiva. A radiação de múons é uma candidata à explicação dos resultados do experimento DAMA/LIBRA por também apresentar uma modulação anual e poder causar eventos com energia semelhante ao esperado para matéria escura nos detectores de cristal. A fim de aprofundar o estudo desse tipo de radiação e melhorar a seleção de eventos do experimento, neste trabalho, são estudados métodos de reconstrução de trajetória de múons, assim como a direção do seu fluxo através do arranjo experimental.