Exploring the inert doublet model of dark matter with very high-energy gamma-rays observatories

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Justino, Lucca Radicce
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-12062024-114530/
Resumo: One of the most intriguing problems in particle physics and cosmology nowadays is the so-called dark matter problem. We have several evidences, like galaxy rotation curves, galaxy cluster collision, baryon acoustic oscillation, structure formation, among others, implying that we need a new particle, beyond the standard model of particle physics, to explain the major matter component of the universe and to address all these evidences. One primary direction for dark matter searches is for Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs). These are particles with masses in the GeV - TeV range and weak-scale interaction strength. The attempts to discover the dark matter particle could be via collider, direct and indirect detection searches. In the indirect scenario, dark matter particles may self-annihilate on stable standard model particles, such as neutrinos, cosmic rays and gamma rays, which can be detected by experiments on Earth. In the WIMP paradigm, a viable model for dark matter particles must predict the observed abundance as a thermal relic of the early universe through a freeze-out mechanism. Indirect detection searches can give constraints in the parameter space of velocity-averaged annihilation cross-section (σannυ) versus the dark matter particle mass, and are complementary to relic abundance and direct detection limits. In this work, we study the phenomenology of a specific model of dark matter particle, the Inert Doublet Model, and evaluate the sensitivity of gamma-ray observatories (like HESS and CTA) to detect an annihilation signal in the Galactic Center region.
id USP_e36d2a21b13e74453b127d8e8f90c3ca
oai_identifier_str oai:teses.usp.br:tde-12062024-114530
network_acronym_str USP
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository_id_str
spelling Exploring the inert doublet model of dark matter with very high-energy gamma-rays observatoriesExplorando o modelo de dubleto inerte de matéria escura com observatórios de raios gama de muito altas energiasAstronomia de raios gamaDark matterDetecção indiretaGamma-ray astronomyIndirect detectionInert doublet modelMatéria escuraModelo de dubleto inerteOne of the most intriguing problems in particle physics and cosmology nowadays is the so-called dark matter problem. We have several evidences, like galaxy rotation curves, galaxy cluster collision, baryon acoustic oscillation, structure formation, among others, implying that we need a new particle, beyond the standard model of particle physics, to explain the major matter component of the universe and to address all these evidences. One primary direction for dark matter searches is for Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs). These are particles with masses in the GeV - TeV range and weak-scale interaction strength. The attempts to discover the dark matter particle could be via collider, direct and indirect detection searches. In the indirect scenario, dark matter particles may self-annihilate on stable standard model particles, such as neutrinos, cosmic rays and gamma rays, which can be detected by experiments on Earth. In the WIMP paradigm, a viable model for dark matter particles must predict the observed abundance as a thermal relic of the early universe through a freeze-out mechanism. Indirect detection searches can give constraints in the parameter space of velocity-averaged annihilation cross-section (σannυ) versus the dark matter particle mass, and are complementary to relic abundance and direct detection limits. In this work, we study the phenomenology of a specific model of dark matter particle, the Inert Doublet Model, and evaluate the sensitivity of gamma-ray observatories (like HESS and CTA) to detect an annihilation signal in the Galactic Center region.Um dos problemas mais intrigantes da física de partículas e da cosmologia, atualmente, é o problema da matéria escura. Temos diversas evidências, como curvas de rotação de galáxias, colisão de aglomerados de galáxias, oscilação acústicas de bárions, formação de estruturas em larga escala, entre outros, implicando que precisamos de uma nova partícula, além do modelo padrão da física de partículas, para explicar a principal componente de matéria do universo e explicar todas essas evidências. Uma direção principal para pesquisas de matéria escura é as Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs). Essas seriam partículas com massas na faixa de GeV - TeV e interação na escala da força fraca. As tentativas de descobrir a partícula de matéria escura podem ser feitas através de colisores, buscas de detecção direta e indireta. No cenário de detecção indireta, partículas de matéria escura podem se autoaniquilar em partículas estáveis do modelo padrão, como neutrinos, raios cósmicos e raios gama, que podem ser detectados por experimentos na Terra. No paradigma das WIMPs, um modelo viável para partículas de matéria escura deve prever a abundância observada como um relíquia térmica do universo primordial através do mecanismo de Freeze-out. Buscas de detecção indireta pode fornecer restrições no espaço de parâmetros da seção transversal de aniquilação com média de velocidade (σ υ) versus a massa de partícula de matéria escura mD M e são complementares à abundância de relíquia e limites de detecção direta. Neste trabalho estudamos a fenomenologia de um modelo específico da partícula de matéria escura, o Modelo de Dubleto Inerte, e estimamos a sensibilidade de observatórios de raio gamma (como HESS e CTA) para detectar um sinal de aniquilação na Região do Centro Galáctico.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPSiqueira, Clarissa MartinsViana, Aion da Escossia MeloJustino, Lucca Radicce2024-04-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-12062024-114530/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2024-08-22T23:15:02Zoai:teses.usp.br:tde-12062024-114530Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-08-22T23:15:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
dc.title.none.fl_str_mv Exploring the inert doublet model of dark matter with very high-energy gamma-rays observatories
Explorando o modelo de dubleto inerte de matéria escura com observatórios de raios gama de muito altas energias
title Exploring the inert doublet model of dark matter with very high-energy gamma-rays observatories
spellingShingle Exploring the inert doublet model of dark matter with very high-energy gamma-rays observatories
Justino, Lucca Radicce
Astronomia de raios gama
Dark matter
Detecção indireta
Gamma-ray astronomy
Indirect detection
Inert doublet model
Matéria escura
Modelo de dubleto inerte
title_short Exploring the inert doublet model of dark matter with very high-energy gamma-rays observatories
title_full Exploring the inert doublet model of dark matter with very high-energy gamma-rays observatories
title_fullStr Exploring the inert doublet model of dark matter with very high-energy gamma-rays observatories
title_full_unstemmed Exploring the inert doublet model of dark matter with very high-energy gamma-rays observatories
title_sort Exploring the inert doublet model of dark matter with very high-energy gamma-rays observatories
author Justino, Lucca Radicce
author_facet Justino, Lucca Radicce
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Siqueira, Clarissa Martins
Viana, Aion da Escossia Melo
dc.contributor.author.fl_str_mv Justino, Lucca Radicce
dc.subject.por.fl_str_mv Astronomia de raios gama
Dark matter
Detecção indireta
Gamma-ray astronomy
Indirect detection
Inert doublet model
Matéria escura
Modelo de dubleto inerte
topic Astronomia de raios gama
Dark matter
Detecção indireta
Gamma-ray astronomy
Indirect detection
Inert doublet model
Matéria escura
Modelo de dubleto inerte
description One of the most intriguing problems in particle physics and cosmology nowadays is the so-called dark matter problem. We have several evidences, like galaxy rotation curves, galaxy cluster collision, baryon acoustic oscillation, structure formation, among others, implying that we need a new particle, beyond the standard model of particle physics, to explain the major matter component of the universe and to address all these evidences. One primary direction for dark matter searches is for Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs). These are particles with masses in the GeV - TeV range and weak-scale interaction strength. The attempts to discover the dark matter particle could be via collider, direct and indirect detection searches. In the indirect scenario, dark matter particles may self-annihilate on stable standard model particles, such as neutrinos, cosmic rays and gamma rays, which can be detected by experiments on Earth. In the WIMP paradigm, a viable model for dark matter particles must predict the observed abundance as a thermal relic of the early universe through a freeze-out mechanism. Indirect detection searches can give constraints in the parameter space of velocity-averaged annihilation cross-section (σannυ) versus the dark matter particle mass, and are complementary to relic abundance and direct detection limits. In this work, we study the phenomenology of a specific model of dark matter particle, the Inert Doublet Model, and evaluate the sensitivity of gamma-ray observatories (like HESS and CTA) to detect an annihilation signal in the Galactic Center region.
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024-04-09
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-12062024-114530/
url https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-12062024-114530/
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv
dc.rights.driver.fl_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.coverage.none.fl_str_mv
dc.publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
dc.source.none.fl_str_mv
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
instname:Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
instname_str Universidade de São Paulo (USP)
instacron_str USP
institution USP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)
repository.mail.fl_str_mv virginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.br
_version_ 1865491720208121856