Новый теоретический метод поможет в предсказании свойств соединений тяжёлых элементов, которые не поддаются измерению, но важны в экспериментах на молекулах и кристаллах. О результатах соответствующего исследования электрического дипольного момента рассказал кандидат физико-математических наук, лауреат премии президента РФ в области науки и инноваций для молодых ученых за 2021 год Леонид Владимирович Скрипников. Он рассказал о развитии теории электронной структуры соединений тяжелых элементов, которая поможет в поиске новой физики и изучении структуры ядра.

Леонид Владимирович рассказал, что новая теория, развитая в ходе исследования, дает результаты в 10 раз точнее других подходов. Он объяснил, что важная квантовая характеристика электрона – спин – это момент импульса, который задает единственное направление электрона. Леонид Владимирович рассказал о перераспределении заряда, когда центр заряда электрона и центр масс не совпадает. В таком случае иная величина должна быть направлена вдоль спина.

Леонид Владимирович обратил внимание на такую операцию, как отражение в зеркале или инверсию пространства. При осуществлении этого эксперимента дипольный момент поменяет направление на противоположное, а спин останется прежним. Таким образом, с одной стороны дипольный момент сонаправлен со спином, с другой стороны, при отражении он противонаправлен заряду. Т.е. отличный от нуля дипольный момент может быть, только если в природе нарушается симметрия относительно отражения.

Скрипников отметил, что такой же результат получается при операции обращения времени. Т.к. дипольный момент не зависит от времени, то с ним ничего и не происходит. Однако спин поменяет направление на противоположное. Леонид Владимирович рассказал, что если измерить дипольный электрический момент, то можно сделать вывод, что в природе нарушены сразу две симметрии: симметрия относительно инверсии пространства и симметрия относительно обращения времени.

По словам Леонида Владимировича, самая успешная модель – это стандартная модель элементарных частиц. Она помогает во многих научных предсказаниях, но не объясняет, почему во вселенной есть вещество, но нет антивещества. Для решения этих вопросов вводятся новые модели.

Измеряя дипольный момент, можно тестировать предсказания стандартной модели. Скрипников объяснил, что для измерения дипольного момента надо поместить систему во внешнее электрическое поле и измерить энергию взаимодействия дипольного момента и электрического поля.

«В молекулах, которые содержат тяжелые элементы в полярных молекулах достижимо огромные эффективные электрические поля. И они могут усилить дипольный момент электрона», - подчеркнул Скрипников.