Понимание того, из чего же состоит Темная материя - актуальная научная проблема, результаты решения которой потенциально открывают новые возможности для физических исследований и позволяют объяснить барионную асимметрию Вселенной. В рамках проекта будут изучены конкретные молекулы и их чувствительность к аксионам. Предположение о том, что Темная материя состоит из аксионов также помогает решить сильную CP проблему физики частиц. Для спектроскопических исследований рассматриваемых молекул (AcOH+ и молекула типа "симметричный волчок" AcOCH3+) необходимы теоретические расчеты, которые и будут выполнены в данном проекте, а именно, расчеты колебательно-вращательной структуры и дипольных моментов. Кроме того, будут получены значения чувствительности таких молекул к другим эффектам нарушения четности, таким как электрический дипольный момент электрона и скалярно-псевдоскалярное электрон-ядерное взаимодействие.
Ранее, руководитель проекта исследовал эффекты нарушения четности в молекулах RaOH, YbOH, RaOCH3, YbOCH3. Накоплен большой опыт проведения квантово-химических расчетов молекул с тяжелыми атомами. Опубликовано большое число работ в журналах Q1 (Zakharova A., Petrov A. P, T-odd effects for the RaOH molecule in the excited vibrational state //Physical Review A. – 2021. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.103.032819; Zakharova A., Kurchavov I., Petrov A. Rovibrational structure of the ytterbiummonohydroxide molecule and the P, T-violation searches //The Journal of Chemical Physics. – 2021. https://doi.org/10.1063/5.0069281; Petrov A., Zakharova A. Sensitivity of the YbOH molecule to P T-odd effects in an external electric field//Physical Review A. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.105.L05080; Zakharova A. Rotating and vibrating symmetric-top molecule RaOCH3 in fundamental P, T-violation searches //Physical Review A. – 2022.https://doi.org/10.1103/PhysRevA.105.032811; Zakharova A., Petrov A. Impact of the ligand deformation on the P, T-violation effects in the YbOH molecule // The Journal of Chemical Physics. – 2022. https://doi.org/10.1063/5.0121110 и др.), что дает хороший задел для успешного выполнения настоящего проекта.
В работе будет обобщен метод связанных каналов на рассматриваемые молекулы, кроме того, будет использован метод связанных кластеров с учетом двухкратных и трехкратных возбуждений.
В настоящий момент планируются эксперименты по поиску эффектов нарушения четности на трехатомных и шестиатомных лазерно-охлаждаемых молекулах типа "симметричный волчок" [C. J. Conn et al., arXiv preprint arXiv:2508.08368 (2025)]. Для правильной интерпретации эксперимента необходимы теоретические расчеты электронной структуры, дипольных моментов и параметров чувствительности к эффектам нарушения четности. Большинство работ на эту тему посвящено исследованию чувствительности молекул к электрическому дипольному моменту электрона и скалярно-псевдоскалярному электрон-ядерному взаимодействию [Zakharova A., Petrov A. ,PRA 2021. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.103.032819; Zakharova A. PRA 2022. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.105.032811 и др.]. В настоящем проекте будут исследованы другие молекулы с расчетом дипольных моментов для получения коэффициента поляризации для различных конфигураций.
Общий план работ:
1) Исследование электронной структуры молекул AcOH+ и AcOCH3+.
2) Расчет методом ССSD(T) дипольных моментов для различных конфигураций этих молекул.
3) Получение колебательно-вращательных волновых функций методом связанных каналов.
3) Получение параметра чувствительности к электрическому дипольному моменту, к скалярно-псевдоскалярному электрон-ядерному взаимодействию и к аксионной Темной материи.
