Estudo fenomenológico de matéria escura e neutrinos : Aplicação do modelo escotogênico singleto + tripleto no experimento DUNE

Abstract

O cenário atual da física de partículas envolve questões cruciais, incluindo a origem e pequenez da massa dos neutrinos, bem como a compreensão da matéria escura que constitui a maior parte do universo. As recentes medidas cosmológicas indicam que apenas cerca de 5% do universo é constituído por matéria bariônica, tornando a investigação da matéria escura essencial. Para abordar esses desafios, teorias além do Modelo Padrão (MP) surgem, e uma delas é o modelo escotogênico singleto+tripleto, uma expansão da proposta de Ernest Ma em 2006, aprimorada em 2013. Nesse modelo, a massa do neutrino emerge da correção quântica do propagador do neutrino de mão esquerda, com a partícula intermediária matéria escura desempenhando um papel crucial na correção. Dessa forma, utilizando da relação neutrino-matéria escura fornecida pelo modelo já citado, este estudo determina a seção de choque pra este evento, que pode indicar a viabilidade de detecção de efeitos da matéria escura por meio de neutrinos, concentrando-se no experimento DUNE. O DUNE, uma iniciativa internacional sediada no Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) dos EUA, visa a observação de neutrinos.

The current scenario in particle physics involves crucial questions, including the origin and smallness of neutrino mass, as well as the understanding of dark matter, which constitutes the majority of the universe. Recent cosmological measurements indicate that only about 5% of the universe consists of baryonic matter, making the investigation of dark matter essential. To address these challenges, theories beyond the Standard Model (SM) emerge, and one of them is the singlet+triplet scotogenic model, an extension of Ernest Ma’s proposal in 2006, refined in 2013. In this model, the neutrino mass arises from the quantum correction of the left-handed neutrino propagator, with the intermediate dark matter particle playing a crucial role in the correction. Thus, utilizing the neutrino-dark matter relationship provided by the aforementioned model, this study determines the cross-section for this event, which may indicate the feasibility of detecting dark matter effects through neutrinos, focusing on the DUNE experiment. DUNE, an international initiative based at the Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) in the US, aims at neutrino observation.