Phénoménologie de la détection indirecte de la matière noire

Phenomenology of Dark Matter Indirect Detection

• Auteur / Autrice : Margherita Scuderi
• Direction : Marco Cirelli
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2025
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique théorique et des hautes énergies

Mots clés

Mots clés libres

Physique des astroparticules

Matière noire

Rayons cosmiques

Cosmic rays

Astroparticle physics

Dark matter

Résumé

Environ 85 % de la matière de l'Univers se présente sous la forme d'une substance inconnue appelée matière noire (MN). Si certaines de ses propriétés générales sont connues, sa nature réelle est encore indéterminée. L'hypothèse la plus répandue est qu'il s'agirait d'une nouvelle particule élémentaire encore à découvrir. L'une des stratégies possibles pour l'étudier est la détection indirecte (DI) : étudier les excès possibles de rayons cosmiques chargés et de photons à différentes énergies qui pourraient être produits par les annihilations (ou désintégrations) de particules de MN dans le halo de notre galaxie ou dans des objets extragalactiques, et les comparer aux prédictions théoriques des modèles de physique des particules. Dans ce contexte général, le projet de doctorat évoluera dans différentes directions : rayons X, rayons gamma au TeV, antimatière, annihilations dépendantes de la vitesse, contraintes des trous noirs primordiaux, limites du synchrotron et effets purement gravitationnels, en exploitant les contraintes observationnelles disponibles actuellement et dans un futur proche, et en explorant de nouvelles signatures suggérées par les candidats de MN les plus convaincants.

About 85% of the matter in the Universe is in the form of an unknown substance dubbed Dark Matter (DM). While some of its general properties are known, its actual nature is still undetermined. The most popular hypothesis is that it consists of a new, yet-to-be-discovered elementary particle. One of the possible strategies to investigate it is via the so-called Indirect Detection (ID): studying the possible excesses in charged cosmic rays and photons at different energies that could be produced by the annihilations (or decays) of DM particles in the DM halo of our Galaxy or in extragalactic objects, and comparing them with the theoretical predictions from particle physics models. Within this broad context, the PhD project will proceed in different directions: X-rays, TeV gamma rays, antimatter, velocity-dependent annihilations, primordial black holes constraints, synchrotron bounds and purely gravitational effects, exploiting observational constraints available currently and in the next future, and exploring novel signatures suggested by the most compelling DM candidates.