К ПОИСКУ ВАРИАЦИИ ПОСТОЯННОЙ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ: НЕЭМПИРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ HfF+

Скрипников Леонид Владимирович
cтудент, кафедра квантовой химии, 4 курс
д.ф.-м.н. Титов Анатолий Владимирович

     На протяжении более чем восьмидесяти лет предпринимаются попытки построить единые теории фундаментальных взаимодействий – электромагнитных, гравитационных и др.  В современных формулировках этих теорий считается, что во время Большого Взрыва постоянные, характеризующие фундаментальные взаимодействия, могли быть равными друг другу в сам момент взрыва, а со временем они начали расходиться между собой при расширении Вселенной. Таким образом, поиск эффектов, обусловленных изменением этих фундаментальных констант со временем, является важнейшим способом проверки как современных единых теорий поля, так и теорий эволюции Вселенной с момента ее зарождения. Перспективными кандидатами для поиска эффекта являются атомы тяжёлых переходных элементов или, что более предпочтительно, молекулы их содержащие. В таких молекулах существует набор близколежащих энергетических уровней [1], которые качественно по-разному ведут себя при вариации фундаментальных констант. Экспериментальное измерение частот переходов между этими уровнями может послужить отправной точкой для поиска вариации постоянной тонкой структуры .
     В настоящей работе выполнен квантово-химический расчёт потенциальных кривых основного и возбуждённого электронных состояний молекулярного иона HfF+, который уже исследуется экспериментаторами [2] в связи с поиском другой важной фундаментальной характеристики – электрического дипольного момента электрона. Расчёт проводился методом прямого конфигурационного взаимодействия с высоким уровнем учёта корреляционных и релятивистских эффектов для двух значений постоянной тонкой структуры: современного значения 0=1/137.035999… и 1 = 0/0.99. Релятивистские поправки (включающие зависимость от ) учитывались на стадии генерации обобщённого релятивистского псевдопотенциала для Hf. Как и в предыдущем расчёте [3], для основного состояния HfF+ была получена конфигурация 1+, а  для первого возбуждённого 3∆1 (лежащего на 0.2 eV выше). Согласно настоящему расчёту, экспериментально вариацию  следует искать для перехода между третьим колебательным уровнем основного электронного состояния и первым колебательным уровнем возбужденного состояния. Это возможно благодаря близкому расположению электронных уровней, а также существенно различным зависимостям энергии электронных состояний от  (переходу 1+ - 3∆1 соответствует  переход 6s - 5d в ионе гафния, и в то же время хорошо известно, что энергия связывания s-электрона возрастает, а d-электрона уменьшается с увеличением ). Согласно [1] для оценки относительного изменения частоты рассматриваемого перехода  можно воспользоваться формулой , где ,  - энергии переходов между электронными уровнями для случаев 1 и 0. Полагая, что для достижения наилучшего ограничения на вариацию  следует брать , получаем . Эта оценка выглядит более обнадёживающей, чем для других систем, рассматриваемых в [1] (в частности для Cl2+ ) с экспериментальной точки зрения.

[1] Flambaum V. V., Kozlov M. G. Phys. Rev. Lett., 99, 15801-1 (2007)
[2] Cornell E. et al..http://jilawww.colorado.edu/bec/edm_lab_macromedia/index.html
[3] Petrov A. N., Mosyagin N. S., Isaev T. A., Titov A. V. Phys.Rev. A 76 030501 (2007)