Важным достижением физики 20 века стало создание Стандартной модели физики частиц, которая успешно и самосогласованно описывает большую часть наблюдений и экспериментов. Тем не менее, из астрофизических наблюдений известно, что с одной стороны значительная часть материи во Вселенной не может состоять из частиц Стандартной модели. В некоторых сценариях Темная материя является многокомпонентной, частично состоящей из относительно легких частиц, что могло бы объяснить ряд проблем моделей холодной Темной материи. С другой стороны бариогенез в Стандартной модели не может привести к наблюдаемой барионной асимметрии, что приводит к предположениям, что в Новой физике должны быть дополнительные механизмы нарушения четности. Кроме того, неизвестно какой именно механизм порождает массы нейтрино, которые играют важную роль в одном из двух известных в Стандартной модели механизмов нарушения четности через взаимодействия с W бозонами.
Лидерами по ограничениям на эффекты нарушения четности оказываются эксперименты на молекулах с тяжелыми атомами [T. S. Roussy et al., Science 381, 46 (2023).]. В настоящий момент планируется новое поколение экспериментов - с лазерно-охлаждамыми многоатомными молекулами, такими как трехатомная молекула RaOH и шестиатомная молекула типа "симметричный волчок" RaOCH3 [C. J. Conn et al., arXiv preprint arXiv:2508.08368 (2025)]. Для планирования и корректной интерпретации экспериментов требуются квантовомеханические расчеты их электронной и колебательно-вращательной структуры с определением чувствительности их спектра к различным взаимодействиям. Большинство работ на эту тему посвящено изучению чувствительности к взаимодействиям, описываемым локальными эффективными операторами, такими как ЭДМ электрона и скалярно-псевдоскалярное электрон-ядерное взаимодействие [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.]. Ряд работ (включая работы участников проекта) также был посвящен нелокальным взаимодействиям, порожденным обменом аксионами [Zakharova A, "P, T-violating axion-mediated interactions in RaOH molecule", 2026; Reiter M., Zakharova A., "Axion-mediated electron-electron interaction in RaOCH3 molecule", 2026; Zakharova A. "The Parallelized Implementation of the One-Center Restoration Technique for the Computation of the Dark Matter-Mediated Interactions in the Heavy-Atomic Molecules", Springer Nature Sw. 2025].
В этом проекте планируется изучение чувствительности этих молекул к взаимодействиям электронов с ядрами и электронов с электронами через однопетлевые процессы обмена относительно легкими (менее 100 КэВ) фермионами, которые также имеют сравнимую с масштабами молекул дальность. С одной стороны эти процессы появляются уже в Стандартной модели через обмен нейтрино. С другой такие фермионы появляются в некоторых сценариях Новой физики как возможная "теплая" компонента Темной материи, например в суперсимметричных теориях такую роль могут играть суперпартнеры гравитона - гравитино. Как обмен нейтрино, так и обмен гравитино за счет нетривиальных матриц смешивания, таких как PMNS матрица в Стандартной модели, приводят к нарушениям P и T четности. Относительно дальнодействующий на масштабах молекул характер этих взаимодействий означает, что различные колебательно-вращательные состояния могут иметь различную чувствительность, причем характер этой зависимости может сильно зависеть от масс частиц-переносчиков. По этой причине, эксперименты с молекулы могут стать важным платформой для поиска таких легких фермионных частиц, а также для исследования нейтринного сектора.
