Investigadores de la Universidad Politécnica Pedro el Grande de San Petersburgo (SPbPU) en colaboración con colegas del Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB) y varias organizaciones científicas alemanas, efectos calculados previamente inexplorados en átomos. Los resultados fueron publicados en el Revisión física A , resaltado como un artículo de Elección del Editor.

Durante muchos años, investigadores de todo el mundo han estado buscando nuevas partículas más allá del modelo estándar actualmente aceptado de interacciones fundamentales en física. Esta investigación se lleva a cabo de manera más famosa en el Gran Colisionador de Hadrones. Un grupo de científicos de Rusia y Alemania está involucrado en otro enfoque a este problema basado en métodos de espectroscopía atómica. Estos estudios requieren menos recursos, pero muy prometedor debido al hecho de que la precisión de los experimentos es mayor en física atómica que en física de altas energías. Los científicos de SPbPU calcularon frecuencias de transiciones electrónicas en diferentes isótopos de un elemento, en este caso, argón.

Los investigadores examinaron varios estados de los iones de argón con cuatro, cinco, y seis electrones. Estas son configuraciones electrónicas óptimas. Por un lado, se pueden calcular de forma fiable, y por otro lado, son accesibles para experimentos. Los científicos analizaron sus resultados utilizando el diagrama de King, un método ampliamente utilizado para estudios sistemáticos de los cambios de isótopos de dos transiciones atómicas en una cadena de isótopos.

La teoría moderna afirma que la gráfica de King debería ser lineal con una precisión muy alta. Hasta hace poco, los posibles efectos no lineales se consideraron demasiado pequeños para tener algún interés práctico. Pero el grupo científico internacional calculó los nuevos efectos y descubrió que las no linealidades en el gráfico de King son cuatro órdenes más fuertes de lo que se esperaba anteriormente (en el nivel de 10 kHz).

Previamente, debido a las limitaciones de los instrumentos, tales efectos no pudieron ser detectados, pero una nueva generación de experimentos espectroscópicos aumenta la precisión alcanzable en varios órdenes de magnitud, haciendo así estos efectos observables. Esta es una contribución importante a la ciencia, confirmando que las ideas generalmente aceptadas deben ser ajustadas.

"Si la trama de King resulta ser ligeramente curvada, esto puede ser una manifestación de nuevas partículas más allá del Modelo Estándar de física. Es necesario seguir estudiando estos efectos en otros átomos con mayor número de electrones con el fin de reducir la influencia de los errores de cálculo, "dijo Vladimir Yerokhin, investigador jefe del Centro de Estudios Avanzados de la SPbPU.

En el futuro cercano, Las predicciones teóricas obtenidas por científicos de la Universidad Politécnica de San Petersburgo se verificarán experimentalmente en el Physikalisch Technische Bundesanstalt utilizando las instalaciones que atrapan iones en los campos magnético y eléctrico e investigan mediante métodos de lógica cuántica.

"Si el experimento tiene éxito, podemos obtener restricciones sobre los parámetros de la nueva partícula propuesta más allá del Modelo Estándar. Además, tales experimentos ayudarán a determinar si las constantes fundamentales cambian con el tiempo, que es de gran importancia para nuestra comprensión del desarrollo del Universo, "comentó Vladimir Yerokhin.