Probing Self-Interacting Dark Matter Models with Neutrino Telescopes [thesis]

Denis Stefan Robertson Sotelo
A mi papá, que Dios lo tenga en Su gloria. Agradecimentos Este trabalho não teria sido possível sem a valiosa ajuda de tantas pessoas que me apoiaram ao longo destes anos de pesquisa. Gostaria poder agradecer a todas elas como deveria. Só posso dizer que as guardarei sempre na alma e peço a Deus as guarde sempre. Em primeiro lugar, quero agradecer muito a Deus Nosso Senhor, sem Ele literalmente nada seria possível. Também estou muito agradecidoà Santíssima Virgem Maria, Sua Mãe Imaculada, pelos
more » ... ãe Imaculada, pelos tantos cuidados e favores, de maneira especial pela fortaleza para levar a bom término esta tese. Também quero agradecer muitoà Ivone pela sua guia, a confiança e todo o apoio e conselho ao longo destes anos. Nela achei não apenas a melhor orientadora que podia ter encontrado, mas também uma grande amiga. Sempre lhe estarei agradecido. Agradeço também aos meus pais eà minha irmã pelo grande apoio apesar da distância e também a toda minha família.À todos os meus amigos, de maneira muito especialà Diana, por toda sua ajuda, tempo, apoio e também paciência. Simplesmente fico sem palavras para lhe agradecer, um abraço de gratidãoé para ela. Agradeço também ao Níkolas pelos inúmeros cafés, discussões e também ajudas com o português. Quero agradecer também aos padres Juan Manuel e Adílson, aos professores e colegas do IF, em especial aos do grupo de pesquisa e aos membros da banca examinadora. Agradeço também a todo o pessoal do IF, da secretaria, da CPG e ao Sergio que várias vezes me ajudaram seja com documentos e resolvendo consultas ou problemas com o computador. Quero agradecer tambémàs boas pessoas que me hospedaram nesta cidade, em especial a dona Lu e ao senhor Djalma por me fazer sentir parte da sua família. Finalmente, agradeço tambémà Fundação de Amparoà Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pelo apoio financeiro e pela oportunidade de desenvolver este trabalho. Abstract In this thesis we studied dark matter models with strong self-interactions, typically known as self-interacting dark matter (SIDM). This kind of models constitute a promising solution to the tension between small scale structure observations and predictions assuming the standard case of collisionless cold dark matter (CDM) while keeping the success of the standard cosmological model, ΛCDM, at large scales. The presence of strong selfinteractions can increase the dark matter capture and annihilation in astrophysical objects like our sun, enhancing the potential of indirect detection signals. We used the high energy neutrinos produced by such annihilations to probe SIDM models. We established strong constraints on SIDM with velocity independent cross section by comparing the expected neutrino signal with the results of the IceCube-79 dark matter search. Also, we determined the sensitivity for the IceCube-DeepCore and PINGU detectors for SIDM with a velocity dependent self-interacting cross section (vdSIDM). Most of its relevant parameter space can be tested with the three years of data already collected by IceCube-DeepCore, complementing results from direct detection experiments and other indirect detection studies.
doi:10.11606/t.43.2018.tde-25012018-015636 fatcat:iq4px7efnzbr5cwrnmutasrc6i