Пресс-центр

Статья физиков ПИЯФ НИЦ КИ опубликована в журнале Physical Review

Статья «Эффективные трехчастичные силы в атомной физике», авторами которой являются сотрудники ПИЯФ НИЦ КИ М.Г. Козлов, С.Г. Порсев, а также М. С. Сафронова (Делаверский университет, США) и И.И. Тупицын (СПбГУ), опубликована в престижном научном журнале Physical Review в сентябре 2016 года.

Многозарядные ионы (МЗИ) - одно из традиционных направлений атомной физики. Обычно такие ионы имеют спектры в рентгеновском диапазоне частот. Однако, в последнее время в центр внимания попали МЗИ с узкими спектральными линиями в оптическом диапазоне частот. В частности, недавно теоретиками из Делаверского университета, Университета Нового Южного Уэльса и ПИЯФ НИЦ КИ было показано, что такие линии есть у десяти ионов редкоземельных элементов с зарядом от +9 до +14. Эта работа вызвала большой интерес, поскольку узкие оптические линии можно использовать для создания оптических стандартов частоты нового поколения. Чрезвычайно малая естественная ширина этих линий и высокая устойчивость ионов к внешним возмущениям позволяют надеяться на достижение рекордной точности измерения частоты. Это важно для развития таких прикладных направлений, как навигационные системы типа GPS и ГЛОНАСС, а также квантовой информатики. Для ПИЯФ НИЦ КИ особенно важно то, что атомные стандарты частоты («атомные часы») используются и для поиска новых фундаментальных взаимодействий.

Проблеме повышения предсказательной силы теории МЗИ посвящена статья, опубликованная в журнале Physical Review. В ней рассматриваются эффективные трехчастичные взаимодействия между валентными электронами. В многозарядных ионах, где идет заполнение f оболочки, трехчастичные взаимодействия оказываются настолько сильными, что даже могут изменить порядок уровней в спектре иона. Дело в том, что электроны на f оболочке сильно взаимодействуют с электронами внутренних оболочек. Такое взаимодействие приводит к изменению поляризуемости внутренних оболочек. А поляризуемость, в свою очередь, влияет на взаимодействие валентных электронов между собой. Это и приводит к появлению эффективных трехчастичных взаимодействий. В работе проведены расчеты поправок, вызванных трехчастичными взаимодействиями, для всех десяти МЗИ редкоземельных элементов с узкими оптическими линиями. Оказалось, что эти поправки могут сдвигать частоты переходов на величину от нескольких сот, до одной тысячи обратных сантиметров. Таким образом, обнаружены существенные поправки, которые ранее не учитывались и которые необходимо будет учитывать в новых расчетах МЗИ для уточнения положений узких оптических линий. Это должно существенно упростить поиск этих линий экспериментаторам и приблизить появление еще одного прецизионного инструмента для поиска новых фундаментальных взаимодействий.

Cтатья в журнале Physical Review.