Investigando a conversão entre fótons e fótons escuros em guias de onda por uma abordagem baseada na teoria clássica de campos.

Abstract

O fóton escuro é uma partícula hipotética proposta como candidata à matéria escura. Sua possível existência acarretaria no surgimento de novos fenômenos envolvendo a luz, sendo o mais marcante a possível conversão de fótons em fótons escuros e vice-versa. Neste trabalho, propõe-se o estudo teórico de tal fenômeno no contexto guias de ondas utilizando-se do formalismo da teoria clássica de campos. O cenário estudado é o da conversão dos fótons em fótons escuros em um guia e a posterior reconversão em fótons em um segundo guia, isolado e inicialmente vazio. Para guias de onda típicos, estimou-se que a detecção ou não de um sinal eletromagnético no segundo guia é capaz de investigar a existência de fótons escuros com massa da ordem de 10^{−9}–10^{−5} eV e constante de acoplamento cinético da ordem de 10^{−5}. Embora comparáveis em sensibilidade a outras técnicas de detecção presentes na literatura, tais valores situam-se em regiões já excluídas por outros experimentos. Tal conclusão indica a necessidade de possíveis ajustes e refinamentos na nossa análise teórica, bem como de avanços experimentais na tecnologia de guias de onda, para que sejamos capazes de sugerir tal aparato como uma alternativa viável na tentativa de detecção desta partícula, até então, hipotética.