SULLA VERIFICA DELL’INVARIANZA T NELLA SEZIONE D’URTO TOTALE DELL’INTERAZIONE DEI NEUTRONI CON NUCLEI NON POLARIZZATI MEDIANTE IL TEOREMA POLARIZZAZIONE–ASIMMETRIA

V.R. Skoy

Ad oggi, la violazione dell’invarianza temporale (T-invarianza, TI) è stata sperimentalmente confermata nei decadimenti e nelle oscillazioni dei kaoni neutri. Fenomenologicamente, la violazione della TI nel sistema dei kaoni neutri è associata alla non nullità (o non π) della fase di Kobayashi–Maskawa nel Modello Standard dell’interazione elettrodebole. Per le interazioni nucleone–nucleo, tale fase risulta estremamente piccola. Le stime del valore dell’elemento di matrice nucleone–nucleone corrispondente alla violazione della TI in diversi modelli teorici risultano molto basse e presentano una notevole dispersione. Pertanto, la verifica della TI nei processi nucleari rappresenta essenzialmente la ricerca di meccanismi alternativi della sua violazione.

Nel presente lavoro viene descritto un metodo sperimentale per la verifica della TI nelle sezioni d’urto totali dell’interazione dei neutroni risonanti a bassa energia con nuclei non polarizzati, mediante l’applicazione del teorema Polarizzazione–Asimmetria (P–A).

Nel lavoro viene mostrato che il teorema P–A è valido per la sezione d’urto totale (trasmissione) dei neutroni attraverso un bersaglio nucleare non polarizzato, in presenza di interazioni forti e deboli che violano la parità (P). Il ruolo dell’interazione debole consiste nella polarizzazione di un fascio di neutroni inizialmente non polarizzato e nel dicroismo delle sezioni d’urto totali per un fascio polarizzato.

Successivamente viene mostrato che, se l’elemento di matrice vP → vP + i vT è una quantità complessa e la sua parte immaginaria vT cambia segno sotto inversione temporale, allora il teorema P–A implica che A ≠ P. In tal caso, vT è interpretato come l’elemento di matrice della violazione della TI.

dove p è la capacità analizzatrice del filtro di spin, nₜ è la densità nucleare del bersaglio di spessore d. Le componenti della sezione d’urto totale σP e σT ~ vT corrispondono rispettivamente alle violazioni della parità e dell’invarianza temporale.

Infine, vengono fornite le stime dell’intensità del fascio di neutroni necessaria per raggiungere una deviazione standard unitaria nella misura dell’effetto di violazione della TI entro tempi sperimentali realistici. Sono analizzate le fonti di errori sistematici e i metodi per la loro minimizzazione. È mostrato che le difficoltà legate agli effetti spurî possono essere superate in misura molto maggiore nel quadro della metodologia proposta rispetto agli esperimenti con bersagli polarizzati o orientati, i quali risultano anche tecnicamente più complessi.