Estudo da abundância de relíquia de matéria escura em modelos com fóton escuro - Matos, Fernanda Lima (2023)
A natureza fundamental da matéria escura é um dos maiores mistérios da física contemporânea. Dentre os muitos modelos estudados na literatura para responder a esta questão, os setores escuros vêm ganhando notoriedade na comunidade. Tais modelos são capazes de reproduzir a abundância observada de matéria escura, enquanto a natureza indireta das interações de seus componentes com as partículas do modelo padrão pode explicar a dificuldade de se obter sinais de detecção direta. Neste trabalho, estudamos um modelo de setor escuro chamado modelo de fóton escuro (dark photon). Investigamos, através das equações de Boltzmann adequadas, como diferentes hierarquias de massa entre este mediador e a matéria escura (que supomos ser um férmion de Dirac) impactam o processo de freeze-out desta. Nosso objetivo foi calcular, para diferentes hierarquias, quais valores de acoplamento entre o dark photon e o modelo padrão são necessários para reproduzir a abundância de relíquia observada para a matéria escura. Considerando massas de matéria escura entre 5 MeV e 1 GeV, observamos a região do espaço de parâmetros viável para dark photons com massa superior a 1 GeV é pequena. Além disso, obtivemos que o valor máximo permitido para a razão entre a massa do dark photon e a massa da matéria escura é levemente maior que 13.