Momento dipolar eléctrico de neutrones y violación de simetría TTT

Como el neutrón no es puntual, considere que tiene una distribución continua de carga$\rho(\mathbf{r})$confinado en un volumen$\Omega$. Entonces, el momento eléctrico del dipolo está dado por

$\mathbf{D}(\mathbf{r})=\int_\Omega \rho(\mathbf{r}')\delta(\mathbf{r}-\mathbf{r}')d^3r'$

donde las coordenadas se miden desde el centro de masa de la distribución. Para una partícula cargada, esta definición implica que para$\mathbf{D} \neq\mathbf{0}$el "centro de carga" se desplaza del centro de masa de la distribución. Para una distribución que no tiene cargo neto, es decir

$Q=\int_\Omega \rho(\mathbf{r}) d^3r=0$

esta definición implica que hay un lado de carga positiva mayor de su distribución y una carga negativa correspondientemente mayor en el otro lado.

Considere ahora que su partícula tiene momento angular$\mathbf{J}$y que su orientación está dada por$m$(el valor propio de la$\hat{J}_z$operador) en relación con el$\hat{\mathbf{z}}$eje. Tenga en cuenta que la única forma de conocer la orientación de su distribución de carga ("partícula") es mediante la orientación del momento angular.

En consecuencia, ambos$\mathbf{J}$y$\mathbf{D}$debe transformarse igualmente bajo paridad$P$e inversión del tiempo$T$si$\mathbf{D} \neq \mathbf{0}$y si hay$P$y$T$simetrías. Pero$\mathbf{D}$cambia su signo bajo$P$mientras$\mathbf{J}$no es asi$\mathbf{D}$debe desaparecer si hay$P$simetría. En una forma similar,$\mathbf{D}$no cambia de signo debajo$T$pero$\mathbf{J}$lo hace, entonces$\mathbf{D}$tiene que desaparecer si hay$T$simetría. Por lo tanto, si el dipolo eléctrico de neutrones no es cero, tendremos una violación de$PT$simetría.

Observación : este argumento solo se aplica a partículas con momento dipolar distinto de cero.

Se pueden encontrar búsquedas experimentales del momento dipolar eléctrico de neutrones:

• Smith et al. física Rev. 108 , 120 (1957) [enlace al artículo] .

• panadero et al. física Rev. Lett. 97 , 131801 (2006) [enlace al artículo] .

  El límite superior en el último para$|\mathbf{D}|$es$2.9 \cdot 10^{-26}$y cm.

D.

EDITAR : como dijo David a continuación, no hay$CPT$violación en el, hipotético caso, de haber$PT$violación [=existencia de momento dipolar eléctrico distinto de cero].