Projet ANR-13-BS04-0010 – EDMeDM : Moment dipolaire électrique de l'électron dans des molécules diatomiques
Programme : Blanc - SIMI 4 - Physique des milieux condensés et dilués (Blanc SIMI 4) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Timo FLEIG (Timo Fleig)
Partenaires : Laboratoire de Chimie et Physique Quantique
Montant : 268029.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 42 mois
Résumé : Des extensions du modèle standard de la physique des particules impliquent l'éxistence des nouvelles intéractions
violant à la fois la parité spatiale (P) et le renversement du temps (T), y compris les intéractions dues à un moment
dipolaire électrique (EDM) non-nul de l'électron, dont la découverte pourrait aider à expliquer l'origine de l'asymétrie
baryonique de l'univers (BAU). Un des critères crucial pour l'observation de cette asymétrie et la non-conservation
à la fois de la conjugaison de la charge (C) et de la parité, qui sont connectées avec la violation de P et T à travers
du théorème CPT. Les expériences moléculaires récentes en régime à basse énergie concernant des molécules
diatomiques contenant des atomes lourds sont visées dans le but de mésurer la constante de l'intéraction de l'EDM, qui est un
signe de la non-conservation de P et T, ou encore de restreindre la borne supérieure de l'intéraction.
Nous envisageons des recherches théoriques extensives en support des ces investigations expérimentales, qui nécessitent
une connaissance détaillée des propriétés spectroscopiques  et électriques des molécules en question. Parmi les
molécules candidates prometteuses sont la cation du monofluoride de thorium (ThF+), le monoxide de thorium (ThO),
et le carbide de tungsten (WC). Toutes ces molécules, qui satisfont les conditions nécessaires pour détecter l'EDM
de l'électron, contiennent un atome lourd et un atome leger ainsi que des électrons dans des couches ouvertes dans leurs états
d'intérêt scientifique. Cépendant ces molécules ont aussi une structure électronique très compliquée, avec des effets
forts dû à la relativité restreinte et à la corrélation électronique entre les électrons. Un traîtement théorique précis est
donc un enjeu pour des approches modernes de la structure électronique relativiste. Cette information est d'une grande
importance pour concevoir des expériences pour la recherche de l'EDM de l'électron.
Il est en plus envisagé de faire des prédictions fiables du champ électrique effectif à la position des électrons célibatiares
dans les systèmes, une quantité directement liée à la détermination de la constante de l'intéraction de l'EDM.
Pour réaliser ces études des approches développées recemment et basées sur la théorie de Dirac à quatre composantes
seront appliquées. En outre le développement des nouvelles méthodes pour déterminer les propriétés en question
avec une précision sans précédent sont envisagés, notamment des valeurs moyennes calculées au niveau
de la méthode Coupled Cluster relativiste à N électrons. Les prédictions basées sur cette nouvelle méthodologie dépasseront
celles accesibles par les méthodologiques existantes.
En support de nos études et pour ouvrir des nouvelles possibilités pour explorer la non-conservation
de P et P,T dans des molécules utilisant des approches avancées de la structure électronique relativiste, il est
prévu d'implémenter des opérateurs décrivants des effets de spin-rotation et de la structure hyperfine, des
intéractions scalaire-pseudoscalaire électron-nucléon et des effets nucléaires dépendant du spin pourn ensuite les appliquer
dans des investigations initiales aux candidats moléculaires parmis d'autres.