ECTS - University of Pisa
Gli studenti acquisiranno conoscenze di base teoriche e sperimentali della Fisica della materia oscura e degli strumenti pensati per rivelarla. Il corso partira' dalle evidenze macroscopiche gravitazionali della materia oscura a diverse scale fino agli highlights recenti su metodi sperimentali di rivelazione di WIMP, assioni, ALPS e altre particelle candidate come dark matter.
Students will acquire the basic subject of Dark Matter Particle Physics and
the tools designed to reveal it.
The course will start from the discovery of dark matter,
the experimental evidence of its existence up to the recent highlights on experimental
detection methods of WIMP, axions, ALPS and other candidate particles as dark matter.
Con una breve presentazione iniziale a sua scelta il candidato sarà valutato sul grado di apprendimento, di approfondimento e di proprietà di espressione riguardante il materiale scelto. Il candidato sarà anche valutato sul grado di conoscenza del resto del programm teorico e sperimentale.
Metodo
Esame finale orale
With a brief initial presentation of her/his choice,
the candidate will be assessed on the degree of learning,
depth and properties of expression regarding the chosen material.
The candidate will also be assessed on the degree of knowledge of the rest
of the program. Method
Final oral exam
Corso da seguire idealmente al 2o anno di Laurea Magistrale
nessuna
Corso da seguire idealmente al 2o anno di Laurea Magistrale
Lezioni: Frontali
Attività di apprendimento:
partecipazione alle lezioni
Partecipazione: fortemente consigliata
Frontal lessons Learning activities: participation in lessons Participation: strongly recommended
1) Particle Dark Matter: introduction
2) Cosmology: basic concepts
3) Gravitational evidence of Dark Matter at different scales
4) CMB power spectrum and growth of density fluctuations
5) Thermodynamics of the early Universe
6) The thermal relic paradigm: "WIMP Miracle"
7) Dark Matter Phenomenology
8) Basics of Dark Matter Direct detection
9) Formalism of Non-relativistic EFT for DM-nucleus scattering
10) Cryogenic detectors for DM direct detection
11) Basics of Dark Matter Indirect detection
12) Indirect detection with gamma-rays: Prompt and secondary emissions from DM annihilations/decays
13) Dark Matter Models
14) Electro-weak multiplets as WIMP prototype
15) Axion DM: basics concepts
16) Non-thermal axion production: misalignement mechanism
17) Experimental methods review
18) Searches at particle colliders
19) Axions and ALPS @colliders
20) Experimental search of Sterile neutrinos
1) Particle Dark Matter: introduction
2) The thermal relic paradigm
3) WIMP direct detection
4) Indirect dark matter detection
5) Searches at particle colliders
6) Axions and ALPS: the light dark matter
7) Sterile neutrinos
8) Experimental methods review
"Cosmology", D. Baumann
"The Early Universe": E. Kolb
"A History of Dark Matter", G. Bertone and D. Hooper
"Particle Dark Matter: Evidence, candidates and constraints", G. Bertone and D. Hooper, J. Silk
"An Introduction to Particle Dark Matter", S. Profumo
"The Theory of Direct Detection: A guide to computations", arXiv: 2104.12785
"Tools for model independent bounds in Dark Matter Direct Detection", arXiv:1307.5955
"PPPC4DM: a Poor Particle Physics Cookbook for Dark Matter Indirect Detection", arXiv:1012.4515
"Minimal Dark Matter", hep-ph/0512090
"The landscape of QCD axion models", arXiv:2003.01100
non e' prevista connessione da remoto, il corso e' in presenza
esame finale consisterà nella discussione di una parte del programma a scelta del candidato (30% del giudizio) e di due ulteriori domande sugli argomenti del programma (l'altro 70% del giudizio)
Final exam will consist in the discussion of a part of the program chosen by the
candidate (30% of the final score) and of two further questions on the topics of
the program (the other 70% of the final score)
