Написано AZoNano 24 января 2020 года 19 января 2020 года ]

Исследователи Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) в сотрудничестве с коллегами из Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB) и ряда немецких научных организаций вычислили ранее неизученные эффекты в атомах. Результаты были опубликованы в ФИЗИЧЕСКОМ ОБОЗРЕНИИ A, выделенном как статья «Выбор редакции».

В течение многих лет исследователи во всем мире искали новые частицы за пределами принятой в настоящее время Стандартной модели фундаментальных взаимодействий в физике. Такое исследование наиболее широко проводится на Большом адронном коллайдере. Группа ученых из России и Германии занимается другим подходом к этой проблеме, основанным на методах атомной спектроскопии. Такие исследования менее ресурсоемки, но весьма перспективны в связи с тем, что точность экспериментов в атомной физике выше, чем в физике высоких энергий.

Ученые СПбПУ рассчитали частоты электронных переходов в разных изотопах одного элемента, в данном случае аргона.

Исследователи исследовали несколько состояний ионов аргона с четырьмя, пятью и шестью электронами. Это оптимальные электронные конфигурации. С одной стороны, они могут быть надежно рассчитаны, а с другой стороны, они доступны для экспериментов. Ученые проанализировали свои результаты, используя график Кинга, широко используемый метод для систематических исследований изотопных сдвигов двух атомных переходов в цепочке изотопов.

Современная теория утверждает, что сюжет Кинга должен быть линейным с очень высокой точностью. До недавнего времени возможные нелинейные эффекты считались слишком малыми, чтобы представлять какой-либо практический интерес. Но международная научная группа рассчитала новые эффекты и обнаружила, что нелинейности на графике Кинга на четыре порядка сильнее, чем предполагалось ранее (на уровне 10 кГц). Ранее из-за ограничений приборов такие эффекты не могли быть обнаружены, но новое поколение спектроскопических экспериментов увеличивает достижимую точность на несколько порядков, что делает эти эффекты наблюдаемыми. Это важный вклад в науку, подтверждающий необходимость корректировки общепринятых идей.

" Если график Кинга оказывается слегка изогнутым, это может быть проявлением новых частиц за пределами Стандартной модели физики. Необходимо продолжить изучение этих эффектов в других атомах с большим числом электронов «Чтобы уменьшить влияние ошибок вычислений, », – сказал главный научный сотрудник Центра перспективных исследований СПбПУ Владимир Ерохин.

В ближайшем будущем теоретические предсказания, полученные учеными Санкт-Петербургского политехнического университета, будут проверены экспериментально в Physikalisch Technische Bundesanstalt с использованием устройств, которые захватывают ионы в магнитном и электрическом полях и исследуют их с помощью методов квантовой логики.

«Если эксперимент будет успешным, мы можем получить ограничения на параметры предлагаемой новой частицы за пределами Стандартной модели. Кроме того, такие эксперименты помогут определить, меняются ли фундаментальные постоянные со временем, что очень Значение для нашего понимания развития Вселенной ", прокомментировал Владимир Ерохин.

Источник: https://english.spbstu.ru/