A multi-disciplinary approach to Dark Matter Searches

par Miguel Figueiredo Vaz Pato

Thèse de doctorat en Champs, particules, matière

Sous la direction de Gianfranco Bertone et de Antonio Masiero.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .

  • Titre traduit

    ˜Une œapproche multi-disciplinaire pour la recherche de matière noire


  • Résumé

    Une grande partie de notre Univers consiste en un type de matière non-lumineuse intrinsèquement différente de tous les types de matière connus. Les preuves expérimentales suggèrent fortement que cette "Matière Noire" contribue à environ 80-85% de la matière de l'Univers. Ces dernières années, de nombreux résultats expérimentaux concernant la Matière Noire ont été publiés, faisant de ce domaine de recherche un des plus excitants. Beaucoup de données sont également attendues dans un avenir proche. Le but de cette thèse est d'établir le lien entre certains modèles de Matière Noire et leurs signatures expérimentales visibles dans les détecteurs actuels ou futurs. En ce qui concerne la détection indirecte de Matière Noire, une attention particulière est accordée à l'excès de électrons/positrons, qui peut en principe être expliqué par annihilations de Matière Noire dans notre Galaxie. Afin de tester cette possibilité nous effectuons une analyse "multi-messenger" combinant les contraintes de différents canaux astrophysiques tels que antiprotons, rayons gamma et signaux radio. Les incertitudes entrant dans le calcul des signatures de Matière Noire sont très importants et limitent notre capacité à extraire les respectives propriétés en cas de découverte. Par conséquent, évaluer et prévoir toutes les incertitudes pertinentes est essentielle, et une grande partie de cette thèse est consacrée à ce sujet. En particulier, nous étudions les perspectives pour la détermination de la propagation des rayons cosmiques avec AMS-02, les incertitudes systématiques sur la densité locale de Matière Noire et l'effet des incertitudes astrophysiques sur les expériences de détection directe.


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    A large portion of the present Universe is composed of a non-luminous kind of matter, which is intrinsically distinct from ail mass constituents known to exist. The evidence for this so-called Dark Matter spans sub-galactic to cosmological scales, and strongly suggests that it contributes around 80-85% of the matter content in our Universe. Over the past years, numerous experimental results relevant for Dark Matter searches have been released, triggering a great deal of excitement in the field. Moreover, plenty of data are expected in the near future. This thesis aims at linking Dark Matter models and their experimental signatures in current and upcoming detectors. As far as indirect Dark Matter detection is concerned, special attention is paid to the recently reported electron/positron excess in cosmic rays, which can in principle be explained by Dark Matter annihilations in our Galaxy. In order to test this possibility we perform a multi-messenger analysis combining the constraints from different astrophysical channels such as antiprotons, gamma-rays and radio signals. The uncertainties entering the computation of Dark Matter signatures are very significant and ultimately limit our ability to extract the properties of Dark Matter in case of discovery. Therefore, to assess and forecast ail relevant uncertainties is crucial, and a large portion o this thesis is devoted to that topic. In particular, we study the prospects for pinpointing cosmic-ray propagation with AMS-02, the systematic uncertainties regarding the local Dark Matter density and the effect of astrophysical unknowns on direct detection experiments.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (185 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 217 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2011) 205
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