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Estudio Monte Carlo sobre la calibración en energía para el experimento Argon Dark Matter (Monte Carlo studies about the energy calibration for the Argon Dark Matter) experiment

Montes Núñez, Bárbara (2012) Estudio Monte Carlo sobre la calibración en energía para el experimento Argon Dark Matter (Monte Carlo studies about the energy calibration for the Argon Dark Matter) experiment. Tesis Master's thesis.

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Abstract

The aim of the present work is the study of the energy calibration with external radioactive
sources for the Argon Dark Matter (ArDM) experiment, which consists of a double-phase argon
detector for direct dark matter searches. This experiment, with a ton-scale sensitive volume, has
been conceived to detect nuclear recoils produced by dark matter particles scattering off target nuclei.
The advantage of having a double-phase detection technique lies on the fact that both scintillation
light and ionization charge can be measured, providing a powerful discrimination method between
nuclear recoils and background events. In this context, the calibration with external gamma sources
is necessary in order to establish the energy scale, monitoring at the same time the detector stability.
In the introduction we briefly present the different experimental evidences of dark matter and the
requirements that a good particle candidate should fulfill according to the astrophysical observations.
Moreover, we will introduce the supersymmetry, the extension of the Standard Model of particles
which provides one WIMP candidate called neutralino. Throughout the following sections, special
attention will be dedicated to the different techniques used for dark matter detection, pointing out
the ArDM detector concept and technology. Finally, the simulation software and the results of the
energy calibration studies will be presented. [RESUMEN] El propósito del presente trabajo es el estudio de la calibración en energía con fuentes radioactivas
externas para el experimento Argon Dark Matter (ArDM), el cual consiste en un detector de argón
de doble fase para búsqueda directa de materia oscura. Este experimento, con un volumen sensible
de la escala de la tonelada, ha sido concebido para detectar retrocesos nucleares producidos en el
proceso de scattering de partículas de materia oscura con núcleos blanco. La ventaja de tener una
técnica de detección de doble fase reside en el hecho de que tanto la señal de centelleo como la
carga de ionización pueden ser medidas, proporcionando un potente método de discriminación entre
retrocesos nucleares y sucesos de fondo. En este contexto, la calibración con fuentes gamma externas
es necesaria con el objeto de establecer la escala en energía al mismo tiempo que se monitoriza
la estabilidad del detector. En la introducción se presentan brevemente las diferentes evidencias
experimentales de materia oscura y los requisitos que un buen candidato debería satisfacer de acuerdo
con las observaciones astrofísicas. Además, se introducirá la supersimetría, la extensión del Modelo
Estándar de partículas que proporciona un candidato a WIMP llamado neutralino. A lo largo de
las siguientes secciones, se dedicará especial atención a las diferentes técnicas empleadas para la
detección de materia oscura, indicando el concepto y la tecnología del detector ArDM. Finalmente,
el software de simulación y los resultados del estudio de la calibración en energía serán presentados.

Item Type:Thesis (Master's thesis)
Additional Information:Máster en Física Fundamental. Facultad de Ciencias Físicas. Curso 2011-2012
Directors:
DirectorsDirector email
Romero Barajas, Lucianoluciano.romero@ciemat.es
Santorelli, Robertoroberto.santorelli@ciemat.es
Uncontrolled Keywords:Dark Matter, WIMP, Direct Search, Nuclear Recoil, Noble Liquid Detectors, Liquid Argon,ArDM, Energy Calibration, Materia Oscura, WIMP, Búsqueda Directa, Retroceso Nuclear, Detectores de Gas noble licuado, arg´on l´ıquido, ArDM, calibraci´on en energ´ıa.
Subjects:Sciences > Physics > Astrophysics
ID Code:16234
References:

[1] E. Komatsu et al., ApJS 192:18 (2011).

[2] V. Sahni, Lect. Notes Phys. 653 (2004) 141 [astroph/0403324].

[3] M. A. Sánchez, PhD thesis, Granada University (Spain), July 2009.

[4] G. Jungman,M. Kamiankosky,K. Griest, Phys. Rep. 267 (1996),195.

[5] G. Bertone, D. Hooper and J. Silk, Phys. Rept. 405 (2005) 279, arXiv:hep-ph/0404175v2.Conference

[6] S. P. Martin, In *Kane, G.L. (ed.): Perspectives on supersymmetry II* 1-153, arXiv:hep-ph/9709356v6.

[7] P. J. Fox, R. Harnik, J. Kopp and Y. Tsai, Phys. Rev. D 85 (2012) 056011 [arXiv:1109.4398 [hep-ph]].

[8] C. Munoz, 2012, arXiv:1203.0678 [hep-ph].

[9] J. D. Lewin and P. F. Smith, Astropart. Phys. 6, 87-112(1996).

[10] SLAC dark matter summer school 2007. http : //www-conf:slac:stanford:edu/ssi/2007/talks/akerib080207:pdf:

[11] M. C. Carmona, PhD thesis, Granada University (Spain), May 2009.

[12] R. Bernabei et al., 2000, Phys. Lett. B 480, 23.

[13] R. Bernabei et al., 2008, Eur. Phys. J.C56, 333-355.

[14] CE. Aalseth et al., Phys. Rev. Lett. 107 (2011) 141301 [arXiv:1106.0650 [astro-ph.CO]].

[15] G. Angloher et al., Eur. Phys. J. C 72 (2012) 1971 [arXiv:1109.0702 [astro-ph.CO]].

[16] D. Gastler et al., 2012, arXiv:1004.0373v3 [physics.insdet].

[17] A. Rubbia, J.Phys.Conf.Ser. 39 (2006) 129-132, arXiv:hep-ph/0510320v1.

[18] C. Amsler et al. (The ArDM collaboration), JINST 5:P11003, 2010, arXiv:1009.3641v2 [physics.ins-det].

[19] JB Birks, Rep. Prog. Phys. 1975, 38, 903-974, doi:10.1088/0034-4885/38/8/001.

[20] V.Boccone et al. (ArDM collaboration), JINST 4:P06001, 2009, arXiv:0904.0246v1 [physics.ins-det].

[21] M. I. Lopes, V. Chepel, American Scientific Publishers(2005), ISBN: 1-58883-058-6.

[22] V. Boccone, 2008, arXiv:0810.4490v1 [physics.ins-det].

[23] P. Benetti et al. (WARP Collaboration), Nucl. Instrum. Meth. A 574, (2007) 83, arXiv:astro-ph/0603131v2.

[24] http://geant4.cern.ch/Geant4 Collaboration, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volume 506, Issue 3, 1 July 2003, Pages 250303.

[25] http://fismed.ciemat.es/GAMOS/gamos.php.

[26] Eckert and Ziegler Group, http://www.ezag.com.

[27] E. Aprile et al. [XENON100 Collaboration], Astropart. Phys. 35 (2012) 573 [arXiv:1107.2155 [astro-ph.IM]].

Deposited On:05 Sep 2012 11:45
Last Modified:26 Nov 2012 13:43

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