НЕЭМПИРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИХ СВОЙСТВ PtH+
Скрипников Л.В., Титов А.В.

     В течение длительного времени предполагалось, что законы природы обладают определёнными свойствами симметрии: пространственной чётностью P (т.е. симметрией относительно замены x,y,z → -x,-y,-z), симметрией относительно обращения времени T (t → –t), и зарядовой симметрией C (частицы → античастицы). Однако, экспериментальные наблюдения за распадом K+-мезонов в 1957 г. показали заметное нарушение P-чётности. Позже было показано, что существенно нарушается и C-симметрия. В квантовой теории поля существует CPT–теорема, согласно которой симметрия, обусловленная одновременным применением C, P и T – операций должна сохраняться, (в частности, нарушение C и P по отдельности ещё не означает нарушения CP-симметрии). В 1964 г. экспериментально было найдено слабое нарушение CP (а из CPT-теоремы – и T) симметрии, однако какой-либо ясности в вопросе о механизме такого нарушения нет. В настоящее время исследование природы нарушения СР является одной из наиболее интригующих задач физики фундаментальных взаимодействий. Нарушение свойств симметрии пространства и времени позволяет предположить наличие у элементарных частиц особого свойства – «собственного» электрического дипольного момента (ЭДМ), ненулевое значение которого возможно в случае одновременного нарушения T (или CP) и Р. Оценки величины этого момента, предсказываемые современными фундаментальными теориями (стандартной моделью, суперсимметрией и др.) довольно сильно разнятся, при этом даже самые оптимистичные прогнозы очень трудно проверить экспериментально из-за малой величины ЭДМ у элементарных частиц. Поэтому было предложено использовать системы, в которых этот эффект мог бы быть многократно усилен. Наиболее перспективными из таких систем являются полярные молекулы, содержащие атомы тяжёлых элементов – в таких молекулах можно ожидать усиления эффекта более чем на 5 порядков. Это обусловлено высокой точностью современных спектроскопических экспериментов, наличию в молекулах сильных внутренних электрических полей (на несколько порядков превышающих поля, достижимые в лабораторных экспериментах), необходимых для проявления ЭДМ электрона (eЭДМ): при различных его ориентациях относительно внутримолекулярного электрического поля будет наблюдаться энергетический сдвиг. Обязательным условием применимости молекулы для эксперимента по поиску eЭДМ является наличие у неё ненулевого полного электронного момента, вдоль которого и будет направлен ЭДМ молекулы, индуцированный eЭДМ. При этом, желательно, чтобы соответствующее состояние молекулы являлось бы основным. Исходя из этих условий, в работе [1] было предложено использовать катион PtH+ для поиска eЭДМ. Однако как экспериментальных данных, так и надежных релятивистских корреляционных расчётов электронной структуры PtH+, необходимых для подготовки экспериментального поиска ЭДМ нет.
     В работе выполнены расчёты электронных термов молекулы PtH+. В расчёте был использован метод обобщённого релятивистского псевдопотенциала [2], позволяющего наиболее экономично использовать вычислительные ресурсы, обеспечивая при этом самую высокую точность расчета. Работа состояла из нескольких этапов: на первом этапе был сгенерирован корреляционных базис для последующего молекулярного расчёта, методика генерации которого подразумевает пошаговое добавление базисных функций, дающих вклад в энергию переходов между атомными электронными уровнями, позволяя, таким образом, обеспечить эффективное описание ряда наиболее возможных состояний атома-в-молекуле. На втором этапе был выполнен расчёт методом CASSCF (Complete Active Space Self-Consistent Field) для подготовки стартовых орбиталей для корреляционного расчёта. Далее был выполнен двухкомпонентный релятивистский расчёт по программе SODCI (Spin-Orbit Direct Configuration Interaction) нескольких возбуждённых состояний PtH+ и получена волновая функция для расчёта коэффициента усиления еЭДМ в данной молекуле.

[1] Meyer E.R., Bohn J.L., Deskevich M.P. Phys. Rev. A. 73. 062108 (2006)
[2] Titov A.V., Mosyagin N.S., Petrov A.N., Isaev T.A., DeMille D.P. Progr. Theor. Chem. Phys. B~15 253-283 (2006)