Edivaldo Moura Santos.

O tema de nossa investigação é o da busca pela matéria escura. Abordaremos este tema tanto do ponto de vista experimental como fenomenológico, dando continuidade ao trabalho que já desenvolvemos nestas duas vertentes. Nosso grupo tem participado ativamente do experimento DarkSide, que tem como meta a detecção direta de matéria escura. Já do ponto de vista fenomenológico, temos atuado tanto no desenvolvimento de métodos para testar modelos além do padrão em física de partículas para matéria escura, como em realizar estes testes comparando modelos propostos com resultados experimentais. Contribuímos, também, na construção de modelos de matéria escura. Dado que resultados experimentais atuais excluem inúmeros candidatos à matéria escura, temos como objetivo principal a investigação de modelos que expandem os limiares usuais. Para isto, contamos com o fato de que os detectores de matéria escura atingiram um nível tecnológico de excelência, permitindo que, nos próximos anos, tenham sensitividade para testar seções de choque de interação no limiar inferior da interação fraca. Dentro deste objetivo, uma de nossas metas principais será a investigação de modelos na região de massas leves, em torno de unidades de GeV/$c^2$, bem como na região sub-GeV. Entre os modelos que analisaremos estão os que predizem os candidatos assimétricos e os que consideram o setor escuro. Dentre estes, alguns candidatos tem massas tão pequenas que interagem com os elétrons dos átomos do alvo. Assim, do ponto de vista fenomenológico, buscaremos expandir os modelos existentes. Experimentalmente, o grupo do IFUSP que participa do DarkSide já mostrou que é possível analisar dados nessas regiões de massa e teremos como objetivo determinar métodos para precisar essas medidas e atingir uma boa sensitividade para massas no intervalo de sub poucos~GeVs. Para atingir este objetivo, propomos a aquisição e comissionamento de uma Neutron Gun'' no IFUSP. Como descrito em nosso projeto, temos dado contribuições significativas em todas essas áreas. Dessa forma aplicamos para este apoio, de forma a dar continuidade aos nossos projetos de contribuição nessa área.

Este projeto tem como objetivo primário a produção de resultados científicos revolucionários em física e astrofísica através da participação dos pesquisadores proponentes na construção e análise de dados do Observatório Cherenkov Telescope Array (CTA). Inovação tecnológica e impacto social são resultados garantidos desta proposta através da participação da indústria do estado de São Paulo na construção dos telescópios e da realização de divulgação científica. A formação abundante de recursos humanos em alto nível internacional é também desfecho incontroverso dado o ambiente atraente e desafiador no qual esse projeto está inserido. O CTA é indiscutivelmente o mais importante experimento em astrofísica de partículas a operar nas próximas três décadas. Baseando-se em uma técnica comprovada, o CTA produzirá uma significativa expansão das fronteiras do conhecimento fazendo medidas com abrangência, precisão e profundidade sem precedentes. Composto por centenas de telescópios instalados em dois sítios, o CTA será o primeiro observatório internacional a detectar partículas cósmicas com energia entre 20 GeV e 300 TeV. Atualmente em construção, O CTA alcançará dentro de cinco anos, dez vezes mais sensitividade e precisão do que os experimentos atualmente em operação. Nos últimos dez anos, os pesquisadores proponentes vêm desenvolvendo modelos astrofísicos, técnicas de análise de dados, simulações, divulgação e instrumentação relacionados com a física e a astrofísica do CTA. Estes esforços foram apoiados pela FAPESP através de um Projeto Temático (2015/15897-1), dois Projetos Regulares (2012/22540-4 e 2010/19514-6) e várias bolsas de pós-gradução e pós-doc. O sucesso dos projetos anteriores culminou na proposta de trabalho apresentada aqui. Solicitamos apoio da FAPESP para garantir o retorno do investimento realizado. Nos próximos cinco anos, propomos liderar os resultados científicos a serem alcançados com os dados do Observatório CTA nos seguintes temas: matéria escura, quebra da invariância de Lorentz e mecanismos de aceleração das principais fontes de partículas cósmicas de altas energias. O progresso esperado nestes assuntos com os dados do CTA tem o potencial de produzir mudanças de paradigmas das ciências exatas e este projeto tem como objetivo garantir nosso envolvimento.

Trata-se de um projeto de pesquisa em Astropartículas com foco nos tópicos: i)
física da transição entre as componentes galáctica e extragaláctica dos raios cósmicos
ultra energéticos; ii) identidade das fontes astrofísicas responsáveis pela produção
e aceleração de partículas carregadas até energias acima de 10^18 eV e iii) natureza
química dessas partículas; iv) processos hadrônicos a energias no referencial do centro
de massa superiores a 50 TeV/nucleon em colisões núcleo-núcleo no topo da
atmosfera. A metodologia compreende: a análise dos dados coletados pelo maior
observatório de raios cósmicos em operação atualmente, o Observatório Pierre Auger;
simulacões via Monte Carlo da propagação no meio interestelar e da interação
no topo da atmosfera de partículas carregadas ultra-energéticas. O projeto inclue
também o estudo por meio de telescópios de imageamento de efeito Cherenkov de
fótons de altíssimas energias (> 100 GeV) capazes de induzir cascatas atmosféricas
e que são emitidos em fontes como remanescentes de supernovas, núcleos ativos de
galáxias, quasares, etc. Tais fótons têm o potencial de lançar luz sobre questões tão diversas
quanto: i) a história (em escala cosmológica) da taxa de formação estelar; ii) a origem dos
raios cósmicos galácticos e iii) a natureza da matéria escura.

Ao se desenvolver na atmosfera, as cascatas atmosféricas extensas geradas por raios cósmicos de ultra alta energia depositam energia na atmosfera através de ionização. Além da excitação de nitrogênio molecular, responsável pela emissão de luz de fluorescência na faixa do ultravioleta, o tênue e quente (10^5 K) plasma criado deve apresentar emissão de radiação de bremsstrahlung contínua com intensidade máxima esperada na faixa de microondas e duração de alguns nanosegundos. O objetivo desse projeto é o desenvolvimento de instrumentação adequada capaz de detectar tal emissão e o posterior aprimoramento da técnica na direção de uma reconstrução completa do chuveiro.

Nas últimas décadas a cosmologia observacional sofreu um salto de qualidade com a 
entrada em operação de diversos experimentos de alta precisão: balões 
extratosféricos, telescópios ópticos e radio-telescópios de alta resolução, 
satélites, etc. O objetivo dessa linha de pesquisa consiste na aplicaçãoo 
desses dados experimentais (medidas de distância de luminosidade de 
supernovas, catálogos de distribuição de matéria em larga escala, espectro 
das flutuações direcionais na intensidade da radiação cósmica de fundo, etc) 
como vínculos sobre modelos cosmológicos.

O Observatório Pierre Auger, localizado em Malargüe, Argentina, é atualmente o 
maior detector de raios cósmicos já construído, ocupando uma área de 3000 km2 
nos pampas argentinos. Suas técnicas de detecção combinam a amostragem de 
partículas no solo e o rastreamento da emissão de luz fluorescente quando da 
passagem de um chuveiro extenso pela atmosfera. Como membro da Colaboração Pierre 
Auger, minhas linhas de pesquisa atuais se concentram: 1) na análise de anisotropias na 
distribuição das direções de chegada de raios cósmicos, incluindo tanto a 
busca de fontes pontuais quanto o reconhecimento de padrões anisotrópicos em 
grandes escalas angulares; 2) no estudo da seção de choque núcleo-núcleo em energias além 
do alcance do Grande Colisor de Hádrons (LHC); 3) no estudo da influência de campos magnéticos 
(galácticos e extragalácticos) sobre a propagação de partículas carregadas uttra-energéticas;

O Observatório Pierre Auger, localizado em Malargüe, Argentina, é atualmente o 
maior detector de raios cósmicos já construído, ocupando uma área de 3000 km2 
nos pampas argentinos. Suas técnicas de detecção combinam a amostragem de 
partículas no solo e o rastreamento da emissão de luz fluorescente quando da 
passagem de um chuveiro extenso pela atmosfera. Como membro da Colaboração Pierre 
Auger, meu foco de pesquisa concentra-se sobre a análise de anisotropias na 
distribuição das direções de chegada de raios cósmicos, incluindo tanto a 
busca de fontes pontuais quanto o reconhecimento de padrões anisotrópicos em 
grandes escalas angulares.

O Observatório Pierre Auger, localizado em Malargüe, Argentina, é atualmente o 
maior detector de raios cósmicos já construído, ocupando uma área de 3000 km2 
nos pampas argentinos. Suas técnicas de detecção combinam a amostragem de 
partículas no solo e o rastreamento da emissão de luz fluorescente quando da 
passagem de um chuveiro extenso pela atmosfera. Como membro da Colaboração Pierre 
Auger, meu foco de pesquisa concentra-se sobre a análise de anisotropias na 
distribuição das direções de chegada de raios cósmicos, incluindo tanto a 
busca de fontes pontuais quanto o reconhecimento de padrões anisotrópicos em 
grandes escalas angulares.

Realizar medidas de precisão de razões de ramificação, fatores de forma e parâmetros cinemáticos de decaimentos de mésons K no âmbito da colaboração KTeV. O experimento KTeV no Fermilab foi projetado com o objetivo de realizar estudos de violação de CP e a medida de precisão de decaimentos raros.