Thesis:

Sensibilidad de experimentos de detección directa al momento magnético del neutrino

Con grandes volúmenes activos, los experimentos de detección directa de materia oscura son sensibles a los flujos de neutrinos solares. Las señales de retroceso nuclear son inducidas por los neutrinos del 8B, mientras que los retrocesos electrónicos son generados principalmente por el flujo de neutrinos de la cadena pp. Las mediciones de ambos procesos ofrecen la oportunidad de probar las propiedades de los neutrinos bajo condiciones de umbrales y con ruido de fondo bastante bajos. En este trabajo estudiamos la sensibilidad de estos experimentos a los momentos dipolares magnéticos de los neutrinos asumiendo volúmenes activos de 1, 10 y 40 toneladas (representativos de XENON1T, XENONnT y DARWIN), umbrales de 0.3 keV y 1 keV. Demostramos que solo con mediciones de retroceso nuclear, un detector de 40 toneladas podría ser tan competitivo como Borexino, TEXONO y GEMMA, con sensibilidades del orden de 8.0£10¡11¹B al 90% CL después de un año de toma de datos. Las mediciones de retroceso de electrones aumentarán las sensibilidades muy por debajo de estos valores, lo que permitirá probar regiones no excluidas por argumentos astrofísicos. Usando datos de retroceso de electrones y dependiendo del rendimiento, el mismo detector podrá explorar valores hasta 4.0£10¡12¹B al 90% CL en un año de toma de datos. Suponiendo que un detector de xenón líquido de 200 toneladas funcione durante 10 años, concluimos que las sensibilidades en este tipo de detectores serían del orden de 10¡12¹B. La reducción de las incertidumbres estadísticas puede permitir mejorando las sensibilidades por debajo de estos valores.

With large active volume sizes dark matter direct detection experiments are sensitive to solar neutrino fluxes. Nuclear recoil signals are induced by 8B neutrinos, while electron recoils are mainly generated by the pp flux. Measurements of both processes offer an opportunity to test neutrino properties at low thresholds with fairly low backgrounds. In this work we study the sensitivity of these experiments to neutrino magnetic dipole moments assuming 1, 10 and 40 tonne active volumes (representative of XENON1T, XENONnT and DARWIN), 0.3 keV and 1 keV thresholds. We show that with nuclear recoil measurements alone a 40 tonne detector could be as competitive as Borexino, TEXONO and GEMMA, with sensitivities of order 8.0 £10¡11¹B at the 90%CL after one year of data taking. Electron recoil measurements will increase sensitivities way below these values allowing to test regions not excluded by astrophysical arguments. Using electron recoil data and depending on performance, the same detector will be able to explore values down to 4.0 £10¡12¹B at the 90 %CL in one year of data taking. By assuming a 200-tonne liquid xenon detector operating during 10 years, we conclude that sensitivities in this type of detectors will be of order 10¡12¹B. Reducing statistical uncertainties may enable improving sensitivities below these values.