Resumen de Un telescopio subterráneo de axiones y wimps como instrumento de investigación astrofísica y detector de materia oscura

Igor García Irastorza

• El presente trabajo de tesis se ha llevado a cabo básicamente en el marco de dos experimentos de detección de Materia Oscura con detectores semiconductores de germanio que el grupo del Laboratorio de Física Nuclear y Altas Energías de la Universidad de Zaragoza ha llevado a cabo en el Laboratorio Subterráneo del túnel del Somport en Canfranc a 2450 metros equivalentes de agua de profundidad, bajo los Pirineos Aragoneses, El experimento COSME-2 ha buscado la detección de axiones solares a través del efecto Primakoff-Bragg en el cristal de germanio de 0.234 g que compone el detector COSME. Del análisis de los 311 días de datos recogidos se ha obtenido un límite al acoplo axión-foton de gayy < 2.8 x 10-9 GeV-1, del mismo orden que el obtenido por SOLAX, el único otro experimento que usa esta técnica y ambos únicos limites de laboratorio en el rango de masas altas (por encima de unos 3 eV) para el axión.

  Por otro lado, el experimento IGEX-DM ha operado un detector de 2 Kg de germanio para la detección directa de WIMPs del halo galáctico mediante su dispersión elástica con los núcleos del detector. El fondo experimental obtenido es el mejor hasta la fecha en el rango energético por debajo de 10 keV. De ello se deduce una exclusión en el espacio paramétrico del WIMP que supera los de experimentos similares en el rango de masas por debajo de los 100 GeV y en particular se aproxima a la región de la señal positiva de WIMPs atribuida recientemente por la colaboración DAMA, lo que implica interesantes perspectivas de futuro.

  De manera paralela a estos trabajos experimentales, se han desarrollado dos estudios teórico-fenomenológicos: uno sobre la detección de axiones con detectores cristalinos mediante el efecto Primakoff-Bragg y otro sobre la sensibilidad de distintos materiales y experimentos a la señal de modulación de WIMPs. Ambos estudios han servido para clarificar las perspectivas que tienen ambas técn