フランシウム電気双極子能率の相対論的多体理論計算による標準模型を超える物理の研究

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基本粒子における永久電気電気双極子能率(EDM)の存在は、時間反転対称性の破れを意味しており、CPT不変性を考慮するとこれは即ちCP非保存を意味する。標準模型を超える様々な理論的枠組みでは有限のEDMを予測しており、EDMは反物質消失の起源に迫るために重要な観測量である。特にある特定の原子系では相対論的効果により基本粒子である電子のEDMが極めて大きく増幅され、微弱なEDMからの信号を高感度で探索するのによい方法である。同時にその増幅度をいかに精度よく理論的に評価するかが、電子EDMを測定する際の鍵となる。Huliyar氏が研究を進めている相対論的結合クラスター手法は、様々な階層での量子多体系の物理量を計算するのに強力な方法である。特に不対電子を1個最外殻にもつアルカリ原子の高精度計算コードの開発を精力的に進めており、これまで軽いアルカリ原子から段階的に計算を進め、原子の励起エネルギー等、既存の実験値を再現することを確認しながらセシウムに至る重いアルカリ原子まで系統的にEDM計算を行った。そして、阪大、インド等のスパコン、クラスター計算機を活用して、高精度な計算結果を得つつある。この理論計算手法は、これまでの基礎研究により、原子の励起状態における電子EDMの増幅度計算、ならびに、極性分子における電子EDMの評価に重要な内部有効電場の計算に極めて威力を発揮することがわかってきた。そこで、次世代のEDM探索実験を見据えて、Xeの準安定状態における電子EDMの増幅度、そして、Fr-Sr分子における内部有効電場の計算も並行して進めた。