DMbounds - Un database per limiti di annichilazione o decadimento di materia oscura

L’obiettivo principale di questa tesi è confrontare i limiti sperimentali di annichilazione o decadimento di materia oscura ("dark matter", DM), elaborando i dati raccolti nel portale DMbounds. Nel capitolo introduttivo (1), pertanto, troviamo esposta una panoramica dettagliata del livello di conoscenza attuale riguardante la materia oscura. Dinanzi all’insufficiente materia visibile necessaria a spiegare diversi fenomeni astrofisici, si è costretti ad affermare l’esistenza di una materia composta da particelle che non sono spiegate dal Modello Standard. Tale conclusione è il frutto di un’ampia raccolta di prove empiriche che comprendono le rotazioni di galassie (1.2), fenomeni di lenti gravitazionali (1.4) e fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo (1.5). Data la difficoltà nel descrivere un modello accurato di DM, si passa ad un approccio numerico attraverso simulazioni che portano a definire diversi tipi di profili possibili per distribuzioni di DM (1.6). Gioca, quindi, un ruolo fondamentale la capacità di rivelare queste nuove particelle di DM mediante tecniche dirette, indirette o di produzione con acceleratori di particelle. Nella sezione 1.7 si presentano i maggiori telescopi per la rivelazione indiretta di DM divisi in macrocategorie: telescopi spaziali (1.7.1), telescopi a terra (1.7.2) e rivelatori di neutrini (1.7.3). Per poter stimare il flusso di raggi γ, prodotti in seguito a processi di annichilazione o decadimento di particelle di DM si utilizza l’equazione (1.22) mostrata nella sezione 1.8. Verrà poi presentato il portale DMbounds, nel capitolo 2, un "repository" su GitHub, cui ho contribuito in prima persona al suo sviluppo. Al suo interno sono raccolti i limiti superiori (per processi di annichilazione) ed inferiori (per processi di decadimento) di materia oscura pubblicati dai maggiori studi su questo campo. L’obiettivo finale di DMbounds è quello di mettere a disposizione della comunità scientifica un database specializzato, atto ad effettuare previsioni rapide, consentendo un confronto tra diversi modelli e strumenti. Nell’ultimo capitolo (3) verranno presentati e discussi in modo critico i grafici che confrontano i diversi: modelli di materia oscura (3.1), target osservati (3.2), canali di annichilazione (3.3), esperimenti per processi di annichilazione (3.4) e decadimento (3.5).