Selección de eventos para una búsqueda de materia oscura de baja masa en dispersión con electrones usando DAMIC-M

Abstract

Comprender la naturaleza de la materia oscura (DM) sigue siendo un desafío fundamental en la física moderna. El experimento DAMIC-M (DArk MAtter In CCDs at Modane) emplea dispositivos skipper Charge-Coupled Devices (CCDs) para buscar interacciones de DM con una sensibilidad sin precedentes. Uno de los retos es la caracterización de diversos fondos, como la corriente oscura y la radiactividad de los materiales, que pueden limitar la sensibilidad de los detectores. Este estudio se centra en el proceso de selección de datos para la dispersión DM–electrón: se definen y aplican siete máscaras jerárquicas para suprimir artefactos instrumentales y depósitos de alta carga, y se implementan técnicas de identificación de patrones para clasificar eventos de 1–3 e− y compararlos con los fondos esperados. En consecuencia, el estudio proporciona una base validada para futuras investigaciones con exposiciones mayores en DAMIC-M.

Understanding the nature of dark matter (DM) remains a fundamental challenge in modern physics. The DAMIC-M experiment (DArk MAtter In CCDs at Modane) employs skipper Charge-Coupled Devices (CCDs) to search for DM interactions with unprecedented sensitivity. One of the challenges is the characterization of various backgrounds, such as dark current and material radioactivity, which can limit the sensitivity of the detectors. This study focuses on the data-selection process for DM–electron scattering: seven hierarchical masks are defined and applied to suppress instrumental artifacts and high-charge deposits, and pattern-identification techniques are implemented to classify 1–3 e− events and compare them with the expected backgrounds. Consequently, the study provides a validated basis for future investigations with larger exposures in DAMIC-M.