A Theoretical Study of Samarium Hexaboride (SmB6) as a Possible Candidate for Light Dark Matter (LDM) direct detection

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dc.contributor.advisor1Paz, Wendel Silva
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8332147920469110
dc.contributor.authorLoyola, Thiago Dias
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3435636351009428
dc.contributor.referee1Belich Junior, Humberto
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3879935393431243
dc.contributor.referee2Spalenza, Wesley
dc.contributor.referee3Freitas, Tales Costa de
dc.date.accessioned2024-05-29T20:55:40Z
dc.date.available2024-05-29T20:55:40Z
dc.date.issued2023-12-22
dc.description.abstractThe mystery surrounding the existence of dark matter, prompted by a substantial mismatch between theoretical predictions and experimental observations in galaxies and galaxy clusters, remains a formidable mystery awaiting resolution. A pivotal aspect of unraveling this mystery lies in its detection. It is crucial to note that this persistent enigma has led us to the formulation of different models detailing its composition and interactions with ordinary matter. In the scope of the present study, our focus centers on Light Dark Matter (LDM). Furthermore, we operate under the assumption that its interactions occur through a dark photon that is transformed into a visible photon and absorbed during the interaction process. In the subsequent discussion on the direct detection of new particles using a target, our primary objective revolves around quantifying parameters intricately linked to the interaction between the particle and the target. It is still crucial to emphasize that the nature of the target may lead us down distinct avenues within the realm of physics since molecule targets and crystal targets are analyzed by different approximations, boundary conditions, and symmetries. However, the quest for heightened interaction probability steers us inevitably into the domain of Material Science, where the size of the target becomes a pivotal determinant of success. In the context of the light-dark matter, the material selected must meet some specific criteria, including scalability, band gap, Fermi velocity, and topology, and these stand for the points that will guide us through all subsequent development up to the positive conclusion concerning the use of Samarium Hexaboride (SmB6) as a target in this detection process.
dc.description.resumoO mistério em torno da existência da matéria escura, desencadeado por uma discrepância substancial entre previsões teóricas e observações experimentais em galáxias e aglomerados de galáxias, permanece um enigma que aguarda resolução. Por outro lado, uma abordagem prática e fundamental que desvendaria essa questão, ou parte dela, de uma vez por todas, consistiria na sua detecção. E crucial observar ainda que tal mistério levou à formulação de diferentes modelos detalhando a sua composição e possível interação com a matéria ordinária. No escopo do atual estudo, o nosso foco se concentra na Matéria Escura Leve (LDM). Além disso, trabalhamos com a suposição de que as suas interações ocorrem por meio de um fóton escuro, que é transformado em um fóton claro e absorvido durante o processo de interação. Na discussão subsequente à detecção direta de novas partículas através da utilização de um alvo, o nosso objetivo principal girará em torno da quantificação de parâmetros intrinsecamente ligados à interação entre a partícula e o alvo propriamente dito. E crucial enfatizar ainda que a natureza do alvo escolhido pode nos conduzir por caminhos distintos dentro do domínio da física, uma vez que alvos moleculares e cristalinos são analisados por diferentes aproximações, condições de contorno, e simetrias. Entretanto, no nosso caso, a busca por uma probabilidade de interação mais elevada nos conduz inevitavelmente ao domínio da Ciência dos Materiais, onde o tamanho do alvo torna-se um determinante crucial de sucesso. No contexto da matéria escura leve, o material selecionado deve atender a critérios específicos, incluindo escalabilidade, intervalo de banda, velocidade de Fermi e topologia, e estes representam os pontos que nos guiarão por todo o desenvolvimento subsequente até a conclusão positiva sobre o uso do Hexaboreto de Samário (SmB6) como alvo nesse processo de detecção.
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/12684
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Física
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
dc.rightsopen access
dc.subjectFísica da matéria condensada
dc.subjectCiência dos materiais
dc.subjectCristais
dc.subjectRedes Cistalinas
dc.subjectEstrutura de bandas
dc.subjectTeoria de bandas
dc.subjectDistribuição de Fermi-Dirac
dc.subjectMatéria escura
dc.subjectMatéria escura leve
dc.subjectDetecção direta
dc.subjectDetecção de partículas
dc.subjectHexaboreto de Samário
dc.subjectSmB6
dc.subject.cnpqFísica
dc.titleA Theoretical Study of Samarium Hexaboride (SmB6) as a Possible Candidate for Light Dark Matter (LDM) direct detection
dc.typemasterThesis
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