A natureza fundamental da matéria escura é um dos maiores mistérios da física contemporânea. Dentre os muitos modelos estudados na literatura para responder a esta questão, os setores escuros vêm ganhando notoriedade na comunidade. Tais modelos são capazes de reproduzir a abundância observada de matéria escura, enquanto a natureza indireta das interações de seus componentes com as partículas do modelo padrão pode explicar a dificuldade de se obter sinais de detecção direta. Neste trabalho, estudamos um modelo de setor escuro chamado modelo de fóton escuro (dark photon). Investigamos, através das equações de Boltzmann adequadas, como diferentes hierarquias de massa entre este mediador e a matéria escura (que supomos ser um férmion de Dirac) impactam o processo de freeze-out desta. Nosso objetivo foi calcular, para diferentes hierarquias, quais valores de acoplamento entre o dark photon e o modelo padrão são necessários para reproduzir a abundância de relíquia observada para a matéria escura. Considerando massas de matéria escura entre 5 MeV e 1 GeV, observamos a região do espaço de parâmetros viável para dark photons com massa superior a 1 GeV é pequena. Além disso, obtivemos que o valor máximo permitido para a razão entre a massa do dark photon e a massa da matéria escura é levemente maior que 13.

The fundamental nature of dark matter is one of the greatest mysteries of contemporary physics. Among the many models studied in the literature to answer this question, dark sectors are gaining more and more attention in the community. These models can reproduce the observed dark matter abundance while the feeble interactions between its components and standard model particles can explain the difficulty of obtaining direct detection signals. In this work, we study a dark sector model named the dark photon model. We investigate, through the appropriate Boltzmann equations, the impact of different mass hierarchies between this mediator and the dark matter (supposed to be a Dirac fermion) on the dark matter freeze-out. Our aim is to calculate, for different hierarchies, which values of coupling between the dark photon and the standard model are necessary to reproduce the observed dark matter relic abundance. Considering dark matter masses between 5 MeV and 1 GeV, we observed that the region in the parameter space that is viable for dark photons with masses greater than 1 GeV is small. Moreover, we obtained that the maximum value allowed for the ratio between the mass of the dark photon and the dark matter mass is slightly larger than 13.