Materia Oscura Supersimmetrica e Raggi Cosmici

Introduzione e motivazioni La ricerca della materia oscura (DM) nell’Universo e` cio` che ha motivato questo lavoro. L’indizio principale della sua esistenza sono le curve di ro- tazione delle galassie (vd. par. 1.1) e le strutture a larga scala (vd. par. 1.2). Inoltre, le misure di WMAP delle anisotropie della radiazione cosmica di fondo (CMB) [1], indicano un Universo piatto (Ωtot ≈ 1), con ΩΛ ≈ 0.7 e Ωmateria ≈ 0.3. I valori di Ωmateria = 0.27± 0.04 e Ωbarionico = 0.044± 0.004, indicano che la maggior parte della materia oscura e` di origine non barionica (vd. par. 1.3). La natura della materia oscura e` un problema che non e` ancora stato risolto. Il principale candidato per la materia oscura fredda e` una particella massiva e debolmente interagente (WIMP). In un modello supersimmetrico minimale, la particella stabile piu` leggera (LSP), il neutralino χ, puo` essere un buon candidato per la DM in quanto e` stabile (se R-parita` e` conservata), massivo e debolmente interagente ed e` in grado di dare luogo ad una abbondanza fossile (con un opportuno insieme di parametri supersimmetrici) Ωχ ≈ Ωmateria. La DM puo` essere rivelata direttamente, attraverso la misura dell’energia di rinculo del nucleo del rivelatore urtato da una WIMP, oppure in maniera indiretta. La rivelazione indiretta e` stata utilizzata in questo lavoro e si basa sulla misura dei flussi di raggi cosmici (CR) prodotti per annichilazione di WIMP. Gli antiprotoni dei raggi cosmici galattici sono utilizzati per riuscire a rivelare eventuali componenti esotiche. Infatti, gli antiprotoni secondari dei CR sono prodotti attraverso reazioni classiche del tipo p+ p→ p¯+X. Se i neutralini pervadono la nostra Galassia, reazioni come χ + χ → p¯ + X darebbero in- vece luogo ad un flusso di antiprotoni primari. Attualmente, il solo flusso di antiprotoni secondari, riproduce in maniera soddisfacente i dati sperimentali finora disponibli [2]. Dal confronto del flusso di antiprotoni (primari e secon- dari) coi dati sperimentali e` possibile mettere dei vincoli su alcuni parametri del modello supersimmetrico. L’obiettivo di questa tesi e` calcolare il flusso di antiprotoni primari, derivan- ti dall’annichilazione di neutralini (vd. cap. 5), utilizzando una estensione modello di diffusione utilizzato in [3]. Per arrivarci e` stato necessario af- 4