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[EN] Under certain circumstances, dense dark matter spikes may be formed around black holes. These spikes can give rise to interesting observational signatures, including bright emissions from the annihilation of dark matter or effects on gravitational waves from black hole binaries. Therefore, they represent a promising way of detecting or constraining dark matter. However, their abundance and properties in our Universe are poorly understood. In this master thesis, we have analysed the population of dark matter spikes and their properties around direct collapse black holes, which are particularly promising intermediate-mass black holes for hosting them. This analysis has been done based on a dataset provided by a semi-analytic galaxy formation model. We have found that the dark matter spikes density can reach high density values around ~1017 Mʘ pc-3 which can produce detectable observations. Nevertheless, it is unlikely that dark matter spikes in direct collapse black holes have survived for redshift below four. Moreover, we have explored these dark matter spikes in detail, from developing the formalism for deriving their properties to discussing their possible observations. Thus, this thesis can be a starting point that will facilitate future research on dark matter spikes and dark matter in general., [ES] Bajo ciertas circunstancias, se puede producir una alta densidad de materia oscura alrededor de los agujeros negros, denominadas picos de materia oscura. Dichos picos debido a su alta densidad pueden dar lugar a observaciones como la emisión de rayos gamma por el proceso de aniquilación de la materia oscura o el efecto que producen en las ondas gravitacionales en los agujeros negros binarios. Por lo tanto, estas distribuciones representan un camino prometedor para detectar la materia oscura o restringir sus propiedades. Sin embargo, no se conoce mucho sobre su abundancia en nuestro Universo y sus propiedades. En este trabajo, hemos analizado dicha población de picos de materia oscura y sus propiedades alrededor de los agujeros negros de masa intermedia de colapso directo, los cuales son particularmente prometedores para hospedarlas. Este análisis se ha basado en los datos provenientes de un modelo semi analítico de formación de galaxias. Hemos estimado que los picos de densidad pueden alcanzar valores alrededor de ~1017 Mʘ pc-3 los cuales pueden producir observables detectables. No obstante, también hemos obtenido que es poco probable que dichos picos de densidad en agujeros negros de colapso directo hayan sobrevivido en corrimientos al rojo menores que cuatro. Además, en este trabajo, hemos explorado en detalle dichas distribuciones de materia oscura, desarrollando desde su formalismo para obtener sus propiedades hasta discutir sus posibles observaciones. Por lo tanto, esta tesis puede servir como un punto de partida para futuras investigaciones sobre los picos de materia oscura y la materia oscura en general.

[EN] The search for non luminous matter is demanding to have better sensitivity for the direct Dark Matter detection. On this path, the Institute of Physics in Cantabria has installed within its facilities a CCD Test Chamber aiming to calibrate and measure the dark current in skippers CCDs to decrease the noise level for the DAMIC-M experiment. In this final master project I describe some basics on skipper CCDs, the Ironman CCD Test Chamber components, the LEACH system, the Slow Control and a I give a brief analysis on the cryostat performance and the first CCD images taken in the Clean Room., [ES] La búsqueda de materia no luminosa exige una mejor sensibilidad para la detección directa de Materia Oscura. En este rubro, el Instituto de Física de Cantabria ha instalado dentro de sus instalaciones una Cámara de Pruebas para CCDs con el objetivo de calibrar y medir la corriente oscura de los skippers CCDs con la intención de disminuir el nivel de ruido en el experimento DAMIC-M. En este Trabajo de Fin de Máster, describo algunos conceptos básicos sobre los skipper CCDs, los componentes de la cámara de prueba Ironman para CCDs, el sistema LEACH y el Slow Control, además de realizar un análisis del rendimiento del criostato así como de las primeras imágenes de CCD tomadas en la sala limpia.

[EN] The Dark Photon and the axion are light particles, popular candidates for Dark Matter for being simple extensions to the Standard Model. Each of them has been actively searched for through the couplings called the vector portal and the axion portal. The focal aim of this thesis is to present a model (based on the work of Kunio Kaneta, Hye-Sung Lee, and Seokhoon Yun in 2017) which introduces a new portal connecting the Dark Photon and the axion, together with its phenomenology, implications for cosmology and detectability. This will be done making theoretical predictions about the properties of the axion and Dark Photon in order for them to account for all Dark Matter while being detectable in direct search experiments. The detectability of Dark Photons will be proven in particular for the LBC, proof-of-concept for DAMIC-M experiment, through simulations of the background noise and calculations of the expected Dark Photon signal in the LBC detector., [ES] El Fotón Oscuro y el axión son partículas ligeras y candidatos populares como Materia Oscura, por ser extensiones simples al Modelo Estándar. Cada una de ellas ha sido buscada actívamente a través de sus acoplamientos llamados portal vector y portal axión. El objetivo principal de esta tesis es presentar un modelo (basado en el trabajo de Kunio Kaneta, Hye- Sung Lee y Seokhoon Yun de 2017) que introduce un nuevo portal conectando el Fotón Oscuro y el axión, junto con su fenomenología, implicaciones para la cosmología y detectabilidad. Esto se hará realizando predicciones teóricas acerca de las propiedades del axión y del Fotón Oscuro tal que den cuenta de toda la Materia Oscura, siendo a su vez detectables en experimentos de búsqueda directa. La detectabilidad de los Fotones Oscuros será probada específicamente para la LBC, versión de prueba del experimento DAMIC-M, a través de simulaciones del ruido de fondo y cálculos de la señal esperada de los Fotones Oscuros en el detector de la LBC.

[EN] The aim of this thesis is to study the sources of damage in silicon sensors, in particular the ones dedicated to Charge Couples Devices (CCDs) at DAMIC and DAMIC-M. This work is made with the idea of future applications in the CCDs of the DAMIC-M (Dark Matter In CCDs at Modane) experiment in order to improve the performance of the Dark Matter search; to accomplish this objective, a review of the state of the art for the different techniques used for the treatment of such damage is done. Besides, a study of the dark current and its dependence on the temperature for real data obtained at DAMIC is included, observing a linear dependence at first instance., [ES] El propósito de este TFM es estudiar las fuentes de daño en detectores a base de silicón, en particular, aquellos dedicados a las CCDs (Charged Coupled Devices, en inglés) en los experimentos DAMIC y DAMIC-M. Este trabajo está hecho teniendo en cuenta las futuras aplicaciones en las CCDs del experimento DAMIC-M (Dark Matter In CCDs at Modane), para poder mejorar la búsqueda de materia oscura con este tipo de experimentos. Para cumplir este objetivo, se hace una revisión del estado del arte de las diferentes técnicas utilizadas para tratar dicho daño. Además, se hace un estudio de la corriente oscura y su dependencia con la temperatura para datos reales obtenidos en DAMIC, se observa que hay una dependencia linear en un primer análisis.

[EN] This work frames in the context of a search for Dark Matter particles in association with a top quark-antiquark pair in the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment at the LHC. Simulated Monte Carlo data of proton-proton collisions at a center of mass energy of 13 TeV are used to train an Artificial Neural Network to discriminate between the signal model: dark matter in association with a top quark pair, and the background: standard model production of top quark pairs.

[EN] This project is the base for the elaboration of a Data Quality Monitoring System (DQM) for the direct search Dark Matter experiment: DAMIC (Dark Matter in CCDs). In this project, different variables are going to be studied to see to identify which ones characterised the data and perform a simple statistic test that allows to distinguish good and bad images. To be able to find possible elements that can be used to classify the images taken by the CCD,the data reading process has been studied along with the different variables taken from it., [ES] Este trabajo se basa en la búsqueda de una serie de parámetros que puedan ser usados en un sistema de monitorización de la toma de datos, para el experimento de detección directa de Materia Oscura DAMIC (en inglés, Dark Matter in CCDs). Para ello, se va a diseñar un prototipo de DQM (en inglés, Data Quality Monitoring), donde se estudiarán diferentes variables que caracterizan los datos y con las que implementar un test estadístico sencillo, que pueda separar las imágenes buenas de las malas. Para ver los posibles elementos con las que poder clasificar las imágenes tomadas por las CCD, se ha estudiado la cadena de procesado de datos y las distintas variables que se extraen de la lectura de las imágenes.