Поиск «новой физики» с помощью исследования фундаментальных симметрий
Вторник, 18 февраля 2020В 2020 году в НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ получателем именной стипендии им. В.Н. Грибова для молодых ученых и специалистов за работы в области теоретической физики стал младший научный сотрудник лаборатории квантовой химии Отделения перспективных разработок Д.В. Чубуков.
Фундаментальные симметрии играют определяющую роль в большинстве разделов современной физики. Наличие симметрии, ее нарушение или отсутствие указывают путь к решению самых разнообразных задач.
«Моя работа в целом посвящена теоретическому изучению различных явлений несохранения пространственной (P) четности (или симметрии) и пространственно-временной (P, T) четностей (T - симметрия относительно обращения времени) в атомных и молекулярных системах, - говорит Дмитрий Чубуков. - Такие исследования при низких энергиях представляются достаточно хорошей, недорогостоящей и высокоточной альтернативой экспериментам на реакторах и ускорителях по поиску так называемой «новой физики» за пределами Стандартной модели (или подтверждения Стандартной модели как таковой). Все такие эксперименты являются непрямыми, то есть для извлечения нужных параметров теории из экспериментальных данных, необходимо проводить достаточно сложные теоретические расчеты атомной и молекулярной структуры».
Одна из последних работ Д.В. Чубукова, сделанная в соавторстве со старшим научным сотрудником Лаборатории квантовой химии Отделения перспективных разработок (ЛКХ ОПР) Леонидом Скрипниковым и научным руководителем, ведущим научным сотрудником НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ Леонтием Нахимовичем Лабзовским, посвящена эффекту электрического дипольного момента электрона (еЭДМ), также нарушающему как P-, так и T-четности. Наиболее продвинутые эксперименты, устанавливающие ограничение сверху на величину еЭДМ, принадлежат в настоящее время коллаборации ACME (США). Эта верхняя граница, полученная в экспериментах ACME по измерению прецессии спина электрона во внешнем электрическом поле на молекуле ThO, на 9 порядков превышает максимальное значение еЭДМ, предсказываемое Стандартной моделью. Тем не менее, данные результаты исключительно важны, так как имеется целый ряд расширений Стандартной модели, предсказывающих гораздо большие значения еЭДМ, и некоторые из таких расширений уже закрыты благодаря результатам ACME. Никаких признаков «новой физики» в пределах 9 порядков между теорией и экспериментом пока не обнаружено. Это побуждает предлагать новые и более чувствительные методы наблюдения еЭДМ при низких энергиях.
Такое предположение было сделано в работах ученых НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ, где рассматривался P, T-нечетный эффект Фарадея (оптическое вращение плоскости поляризации света, распространяющегося в среде в присутствии внешнего электрического поля). Это предложение было основано на современных методах внутриполостной абсорбционной спектроскопии (ICAS), с использованием которых удалось добиться серьезного прогресса в течение последних десятилетий. Теоретическое моделирование таких экспериментов вместе с прецизионными расчетами молекулярной структуры показало, что чувствительность P, T-нечетного фарадеевского эксперимента с использованием молекулярного пучка PbF может на несколько порядков превышать чувствительность эксперимента ACME.
