Física de Astropartículas: búsqueda de materia oscura con telescopios de neutrinos

Abstract

En este trabajo repasaremos de forma general el estado actual de la investigación sobre la materia oscura. Trataremos uno por uno los diferentes tipos de búsqueda y nos centramos más específicamente en las búsquedas indirectas. En concreto, haremos hincapié en la búsqueda de materia oscura por medio de la técnica de telescopios de neutrinos. Para ello, tomaremos como ejemplo principal un artículo del año 2022 de la colaboración IceCube Neutrino Observatory en el que se consigue utilizar por primera vez este detector para la búsqueda de partículas de materia oscura con masas < 5GeV , observando neutrinos de baja energía provenientes del Sol, que serían producidos por aniquilaciones de materia oscura dentro del mismo. En este artículo, no se encontró ningún flujo de neutrinos por encima del fondo en el rango de masas de materia oscura en que se hizo la búsqueda (5-100 GeV), con lo que se consiguió establecer uno de los límites más fuertes hasta ahora para la sección eficaz dependiente de espín para la interacción entre materia oscura y protones (del orden de 10−41 cm2).

In this work we will take a general view at the current dark matter research. We will adress one by one the different types of searches, and our focus will be on the indirect searches. This text will emphasize in the search of dark matter using the neutrino telescopes technique. We will take as an example an article published in 2022 by the IceCube Neutrino Observatory in which it is achieved for the first time a search for dark matter masses as low as 5 GeV with this detector. The objective of that paper was to detect low energy neutrinos who would had been produced by dark matter particles annihilations in the Sun. Such flux of neutrinos was not detected above the background of neutrinos in the selected dark matter range of mass (5-100 GeV). This lack of signal has led to one of the strongest constraints for spin-dependent dark matter-proton scattering cross section, at around 10−41cm2.