Busca por Fótons Escuros no experimento COSINE-100

Informações
Orientador: 
Atividade: 
Pós-Graduação
Situação do Projeto: 
Em andamento

Resumo: Em 2016, um grupo de pesquisadores húngaros e um pesquisador holandês publicaram resultados sobre a correlação angular entre pósitrons e elétrons emitidos em transições nucleares de átomos de 8Be. Foram estudadas as transições nucleares dos estados 17.6 MeV (Jπ = 1+, T = 1) e 18.15 MeV (Jπ = 1+, T = 0) para o estado fundamental. As correlações angulares observadas divergiram das esperadas através de simulações para ângulos de separação entre o elétron e o pósitron acima de cerca de 120º. Para explicar os resultados discordantes, o artigo sugere a criação de um bóson com massa de aproximadamente 17 MeV na transição nuclear, o qual poderia decair em um par elétron-pósitron e alterar a correlação angular esperada. Em 2019, o mesmo grupo estudou a transição nuclear de átomos de 4He do estado 21.01 MeV (Jπ = 0-) para o estado fundamental. Novamente, as correlações angulares entre os elétrons e pósitrons obtidas foram diferentes do esperado por simulações. Os resultados podem ser explicados, mais uma vez, pela criação e posterior decaimento de uma partícula com massa de aproximadamente 17 MeV na transição nuclear. Provavelmente, os bósons criados nos decaimentos do 8Be e do 4He são os mesmos, dado que é muito improvável a criação de duas partículas com massas idênticas, anteriormente desconhecidas, em ambas as transições nucleares. Dado suas características, o bóson criado é um ótimo candidato ao fóton escuro, incentivando o surgimento de novas pesquisas que procurem por ele em regiões de massa e da constante ε que ainda não foram excluídas por estudos já realizados. Dado os incentivos à busca pelos fótons escuros citados acima, pretendemos realizar pesquisa relacionada à procura de fótons escuros no experimento COSINE-100.