Ricercatori della Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University (SPbPU) in collaborazione con i colleghi del Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB) e un certo numero di organizzazioni scientifiche tedesche, effetti calcolati in precedenza inesplorati negli atomi. I risultati sono stati pubblicati nel Revisione fisica A , evidenziato come articolo di Editor's Choice.

Per molti anni, i ricercatori di tutto il mondo sono alla ricerca di nuove particelle oltre il modello standard attualmente accettato delle interazioni fondamentali in fisica. Tale ricerca è più famosa effettuata al Large Hadron Collider. Un gruppo di scienziati russi e tedeschi è impegnato in un altro approccio a questo problema basato su metodi di spettroscopia atomica. Tali studi richiedono meno risorse, ma molto promettente a causa del fatto che l'accuratezza degli esperimenti è maggiore nella fisica atomica che nella fisica delle alte energie. Gli scienziati di SPbPU hanno calcolato le frequenze delle transizioni elettroniche in diversi isotopi di un elemento, in questo caso, argon.

I ricercatori hanno esaminato diversi stati di ioni di argon con quattro, cinque, e sei elettroni. Queste sono configurazioni elettroniche ottimali. Da una parte, possono essere calcolati in modo affidabile, e d'altra parte, sono accessibili per esperimenti. Gli scienziati hanno analizzato i loro risultati usando la trama di King, un metodo ampiamente utilizzato per studi sistematici degli spostamenti isotopici di due transizioni atomiche in una catena di isotopi.

La teoria moderna afferma che la trama di King dovrebbe essere lineare con una precisione molto elevata. Fino a poco tempo fa, i possibili effetti non lineari sono stati considerati troppo piccoli per essere di interesse pratico. Ma il gruppo scientifico internazionale ha calcolato i nuovi effetti e ha scoperto che le non linearità nel diagramma di King sono più forti di quattro ordini rispetto a quanto previsto in precedenza (a livello di 10 kHz).

In precedenza, a causa dei limiti degli strumenti, tali effetti non potevano essere rilevati, ma una nuova generazione di esperimenti spettroscopici aumenta la precisione ottenibile di diversi ordini di grandezza, rendendo così osservabili questi effetti. Questo è un importante contributo alla scienza, confermando che le idee generalmente accettate dovrebbero essere modificate.

"Se la trama del re risulta essere leggermente curva, questa potrebbe essere una manifestazione di nuove particelle oltre il Modello Standard della fisica. È necessario continuare a studiare questi effetti in altri atomi con un numero maggiore di elettroni per ridurre l'influenza degli errori di calcolo, " disse Vladimir Yerokhin, capo ricercatore presso il Center for Advanced Studies di SPbPU.

Nel futuro prossimo, le previsioni teoriche ottenute dagli scienziati del Politecnico di San Pietroburgo saranno verificate sperimentalmente presso la Physikalisch Technische Bundesanstalt utilizzando le strutture che intrappolano ioni nei campi magnetico ed elettrico e li indagano utilizzando i metodi della logica quantistica.

"Se l'esperimento ha successo, possiamo ottenere restrizioni sui parametri della nuova particella proposta oltre il Modello Standard. Inoltre, tali esperimenti aiuteranno a determinare se le costanti fondamentali cambiano nel tempo, che è di grande importanza per la nostra comprensione dello sviluppo dell'Universo, " ha commentato Vladimir Yerokhin.