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Desde o final do século XX, com o desenvolvimento da cosmologia, tivemos um enorme volume de dados precisos que possibilitaram o avanço da cosmologia. Muitos experimentos começaram a ser realizados nos levando a um maior e melhor compreensão da evolução do universo. Tais experimentos nos levaram a construção do Modelo Padrão, o qual tem sido testado em diversos colisores de partículas e tem sido provado cada vez mais o seu poder de predição. Entretanto, nas últimas décadas temos um problema na interface entre física de partículas, astrofísica e cosmologia, a chamada Matéria Escura (ME), sendo sua principal evidencia implícita no efeito gravitacional na radiação cósmica de fundo em micro-ondas, oscilações acústicas bariônicas, estruturas galácticas (sua formação, evolução e morfologia), lentes gravitacionais, correntes estelares e muitos outros. Observações cosmológicas e astrofísicas realizadas revelaram que a Matéria Escura deve compor 25% do balanço matéria-energia do conteúdo do Universo, sendo os outros 75% discretizados entre Energia Escura (70%) e Matéria Bariônica (5%). Devido ao Modelo Padrão (MP) não conseguir fornecer candidatos para a ME ou descrevê-la, temos que isso nos leva a uma física além do MP e como se dá a interconexão entre a física de partículas (MP) e a ME descrita por essa nova física. A busca por ME pode se dar de forma direta (através de experimentos, detectores, sinais, etc) ou indireta (efeitos gravitacionais na rotação de galáxias, movimento de objetos celestes, ondas gravitacionais, anomalias nas distribuições de galáxias e aglomerados, observações astronômicas, etc), onde pode-se levar em conta o seu desenpenho no universo primordial, na grande estrutura do universo, na formação de estruturas como estrelas, galáxias, aglomerados de galáxias, bem como em processos de espalhamento e decaimento. Temos no momento muitos experimentos ao redor do mundo com a intensão de encontrar sinais de ME, entre eles: PandaX, Laser Dark Matter Experiment, Cygnus experiment, Fermi-LAT, ADMX, AMS, CAST e OSQAR, NA64, LHC, etc. Há vários candidatos a particulas de ME, entre eles os WIMPs (partículas massiva que interagem fracamente), os Axions, os Neutrinos Estéreis, entre outros. Neste contexto, são necessários estudos teóricos para descrever e prever resultados experimentais existentes e a serem obtidos.

O presente projeto segue a metodologia tradicional para a área de Física de Astropartículas, a qual consta das seguintes etapas:
- Leitura e discussão de artigos para fundamentação teórica e experimental com relação aos problemas sob investigação neste projeto;
- Determinação do modelo teórico mais adequado para descrever os observáveis, ou dos modelos teóricos a serem analisados;
- Realização de cálculos analíticos referentes aos processos a serem investigados;
- Elaboração de programas computacionais envolvendo estes processos e implementação das simulações numéricas;
- Análise dos resultados obtidos nas simulações computacionais;
- Apresentação e discussão dos resultados em seminários de grupo;
- Apresentação dos resultados à comunidade científica através de participação em eventos científicos e publicação em revistas científicas da área.

- Resultados esperados:
Com este estudo pretendemos obter informações sobre a estrutura das estrelas, galáxias, aglomerados, bem como do universo primordial considerando a distribuição de Matéria Escura e Matéria Bariônica. Pretendemos também restringir o expectro de massa e de assinatura entre as diversos candidatos a Matéria Escura. E por fim, pelas descrições teóricas comparados com dados experimentais identificar possíveis sinais de Matéria Escura. Apesar de muitos anos de estudo e muitos trabalhos terem sido publicados ainda há muitas incertezas sobre a Matéria Escura.
- Orientação de estudantes tanto em nível de graduação quanto de pós-graduação:
Neste projeto pretende-se incluir a participação de estudantes de graduação através de bolsas de iniciação científica que serão solicitadas junto a UFPel e também de estudantes de pós-graduação do Programa de Pós-Graduação em Física da UFPel, ao qual um dos membros da equipe tem vínculo como docente permanente, enquanto outros colaboram eventualmente como coorientadores, de forma que este projeto possa contribuir para a formação destes estudantes.
- Estabelecimento e manutenção de colaborações com colegas de outras instituições:
Este projetos também tem a colaboração de Professores da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS e da Università di Ferrara (Itália), ambos vinculados ao ICRANet, bem como do Colégio Militar de Porto Alegre – CMPA, o que propicia o aprimoramento da formação acadêmica, geração de conhecimento, troca de experiências e o fortalecimento da comunidade científica. Também temos no momento outras colaborações sendo desenvolvidas como com um grupo da Argentina, entre outros.
- Apresentação de trabalhos em eventos científicos nacionais e internacionais da área, divulgação dos trabalhos realizados pelo grupo de pesquisa e publicação de trabalhos em revistas especializadas de circulação internacional.