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Il problema
della stabilità della
materia barionica è di rilevante importanza
in quanto direttamente connesso con la comprensione
dell'evoluzione e dello stato attuale dell'Universo.
Per spiegare l'attuale sproporzione della quantità di
materia ordinaria rispetto all'antimateria presente
nell'universo, nel corso della fase iniziale
di evoluzione deve essersi verificato uno straordinario
fenomeno di violazione del numero barionico,
durante il quale l'energia iniziale si è trasformata
in materia barionica. In base a molteplici e
indipendenti considerazioni si può ipotizzare
che tale materia non possa sopravvivere nel tempo
in modo indeterminato. Si deve presupporre pertanto
che il protone (ed il neutrone), su adeguata
scala temporale, sia destinato a decadere. La
vita media del nucleone, tN, è rappresentativa
della scala di massa del mediatore dell'interazione
responsabile del decadimento. Se la massa di
tale mediatore è dell'ordine del TeV,
come previsto dalle recenti teorie di Grande
Unificazione basate sull'estensione Super-Simmetrica
del Modello Standard (SUSY-GUT), la vita media
del protone risulta essere dell'ordine di tN
= 1032-1035 anni. Il rivelatore ICARUS finale,
dotato di alcune kilo-tonnellate di massa sensibile
(6x1032 nucleoni/kton), è quindi adeguato
per un'indagine su queste ipotesi teoriche, estesa
fino ad un limite dell'ordine di tN = 1033 anni,
mediante possibile rivelazione diretta di un
numero sufficiente di decadimenti nel corso del
suo previsto periodo di funzionamento. Esistono
tuttavia anche altri modelli, quale ad esempio
quello dovuto a Pati e Salam, secondo cui la
scala di massa del mediatore è più bassa
e la vita media del protone ridotta all'ordine
di tN = 1030-1032 anni. In tale ipotesi rivelatori
con massa sensibile nel range delle centinaia
di tonnellate, quali quelli già utilizzati
in precedenti esperimenti, sarebbero sufficienti.
I risultati negativi che sono stati sino ad ora
ottenuti possono tuttavia essere imputati alla
tecnologia impiegata in tali esperimenti, inadeguata
a ricostruire con sufficiente precisione i complicati
eventi di decadimento previsti, in cui numerose
particelle sono prodotte in stato finale [N -> leptone
+ mesone(i)] Il rivelatore ICARUS intermedio
da 600 ton fornisce invece un'opportunità ideale
di indagare su queste ipotesi "esotiche" rimaste
inesplorate nel corso degli esperimenti sino
ad ora realizzati. Grazie infatti alla sua potenzialità di
rivelazione di decadimenti di tale genere a livello
di singolo evento, in pochi anni di funzionamento
dell'apparato è possibile indagare su
intervalli di vita media del protone fino a tN
= 1032 anni. È importante sottolineare
che il programma sperimentale previsto per la
fase intermedia del progetto ICARUS (rivelatore
da 600 ton) risulta del tutto complementare,
oltre che propedeutico nell'indagine sulla stabilità della
materia barionica, rispetto a quello previsto
per la fase successiva (rivelatore da 3000
ton).
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